酵素は、生命を維持するには遅すぎる化学反応を触媒するため、すべての生命にとって重要です。 重要なことに、酵素がそれらの標的反応を触媒することができる速度およびそれらの構造を維持する酵素の能力は、温度に大きく依存している。 その結果、凍結と煮沸は酵素活性に大きな影響を与える可能性があります。
TL; DR（長すぎる; 読んでいない）
沸騰すると酵素が分解され、機能しなくなります。 氷点下では、結晶化により酵素が機能しなくなります。
分子運動と温度の役割
凍結が酵素活性にどのように影響するかを理解するためには、まず、酵素触媒作用の基質である分子に対する温度の影響を理解する必要があります。 細胞内では、基質分子と個々の水分子との衝突の結果として、基質分子はブラウン運動として知られる一定のランダム運動をします。 温度が上昇すると、分子はより高い温度でより多くの振動エネルギーを持っているため、このランダムな分子運動の速度も増加します。 より速い動きは、分子と酵素の間のランダムな衝突の頻度を増加させます。これは重要です 酵素は、反応が起こる前にそれらに衝突するそれらの基質分子に依存するので、酵素活性のために 発生する。
酵素活性に対する凍結の影響
非常に低温では、逆の効果が支配的です。分子の動きが遅くなり、酵素と基質の衝突の頻度が減り、酵素の活性が低下します。 凍結の時点で、固体の形成が起こり、分子が堅い結晶の形成に固定されるため、分子の動きは劇的に減少します。 これらの固体結晶内では、分子は液体配列の同じ分子と比較して運動の自由度がはるかに低くなります。 その結果、凍結が発生し、酵素活性が氷点下でほぼゼロになると、酵素と基質の衝突は非常にまれになります。
酵素の構造
温度を上げると酵素活性の割合が高くなりますが、酵素が機能し続けることができる温度の上限があります。 これが事実である理由を理解するために、酵素の構造と機能を考慮しなければなりません。 酵素は、アミノ酸間の化学結合によって三次元構造にまとめられた個々のアミノ酸で構成されたタンパク質です。 酵素は基質の周りに物理的な「適合」を形成するように構造化されているため、この3次元構造は酵素活性にとって重要です。
沸騰と変性
沸騰前後の温度で、酵素の構造をまとめている化学結合が壊れ始めます。 結果として生じる三次元構造の喪失により、酵素はもはやそれらの標的基質分子に適合しなくなり、酵素は完全に機能を停止する。 変性として知られるこの構造の喪失は不可逆的です–酵素が非常に加熱されると それらを一緒に保持している化学結合が破壊され、温度が上昇しても自然に再び形成されることはありません 減少。 これは、酵素の構造に影響を与えない凍結とは異なります。凍結後に温度を上げると、酵素の活性が回復します。