Температура играет важную роль в биологии как способ регулирования реакций. Активность фермента увеличивается с повышением температуры и, в свою очередь, увеличивает скорость реакции. Это также означает, что активность снижается при более низких температурах. У всех ферментов есть диапазон температур, когда они активны, но есть определенные температуры, при которых они работают оптимально.
Ферменты - это белки, которые действуют как катализаторы биохимической реакции, увеличивая скорость реакции, но не используются в реакции. В вашем теле работают тысячи типов ферментов, выполняющих жизненно важные функции, такие как пищеварение и выработка энергии. Биологические и химические реакции могут происходить очень медленно, и живые организмы используют ферменты для увеличения скорости реакции до более благоприятной. У ферментов есть несколько областей, которые могут быть активированы кофакторами, чтобы включать и выключать их. Кофакторы обычно представляют собой витамины, потребляемые из различных источников пищи и открывающие активный центр фермента. Активные центры - это места, где происходят реакции с ферментом, и они могут воздействовать только на один субстрат, которым могут быть другие белки или сахара. Хороший способ подумать об этом - модель с замком и ключом. Только один ключ может правильно открыть замок. Точно так же только один фермент может прикрепляться к субстрату и ускорять реакцию.
В вашем организме содержится около 3000 уникальных ферментов, каждый из которых ускоряет реакцию на один конкретный белковый продукт. Ферменты могут заставить клетки мозга работать быстрее и помочь выработке энергии для движения мышц. Они также играют большую роль в пищеварительной системе, включая амилазы, расщепляющие сахар, протеазы, расщепляющие белок, и липазы, расщепляющие жир. Все ферменты работают при контакте, поэтому, когда один из этих ферментов вступает в контакт с правильным субстратом, он сразу начинает работать.
Столкновения между всеми молекулами увеличиваются с увеличением температуры. Это связано с увеличением скорости и кинетической энергии при повышении температуры. Чем выше скорость, тем меньше время между столкновениями. Это приводит к тому, что большее количество молекул достигает энергии активации, что увеличивает скорость реакции. Поскольку молекулы также движутся быстрее, столкновения между ферментами и субстратами также увеличиваются.
У каждого фермента есть температура, при которой он работает оптимально, которая у людей составляет около 98,6 градусов по Фаренгейту, 37 градусов по Цельсию - нормальная температура тела для людей. Однако некоторые ферменты действительно хорошо работают при более низких температурах, таких как 39 градусов по Фаренгейту, 4 градуса Цельсия, а некоторые действительно хорошо работают при более высоких температурах. Например, у животных из Арктики есть ферменты, адаптированные к более низким оптимальным температурам, в то время как животные в климате пустыни имеют ферменты, адаптированные к более высоким температурам. Хотя более высокие температуры действительно увеличивают активность ферментов и скорость реакций, ферменты по-прежнему являются белками, и, как и в случае со всеми белками, температура выше 104 градусов по Фаренгейту, 40 градусов по Цельсию начнет их разрушать. вниз. Итак, два конца диапазона активности фермента определяются тем, при какой температуре начинается активность, а при какой температуре начинается расщепление белка.