Qual è la connessione tra enzimi e temperatura?
Gli enzimi e la temperatura possono lavorare insieme per consentire ad alcune reazioni necessarie di avere luogo più rapidamente di quanto farebbero senza la presenza di enzimi. All'aumentare della temperatura, gli enzimi e i substrati - il nome dato ai reagenti in una reazione enzimatica - si scontrano più frequentemente in modo che gli enzimi abbiano più opportunità di catalizzare le reazioni. Questo fenomeno aumenta fino al raggiungimento della temperatura ottimale. Un ulteriore aumento della temperatura denaturerà gli enzimi e li renderà inutili per le reazioni catalizzanti. A bassa temperatura, non vi è energia sufficiente perché si verifichino reazioni e gli enzimi non sono in grado di svolgere il proprio lavoro.
Perché avvenga una reazione, i reagenti devono scontrarsi con energia sufficiente per rompere i legami e crearne di nuovi. Questa è chiamata energia di attivazione. Mentre un enzima riduce la quantità di energia di attivazione necessaria affinché avvenga una reazione, è ancora necessaria una certa quantità di energia. L'energia cinetica, l'energia che una molecola ha a causa del suo movimento, può aumentare con l'aumento della temperatura. Questo è uno dei motivi principali per cui esiste una connessione tra enzimi e temperatura.
All'aumentare della temperatura, gli enzimi e i substrati si scontrano e interagiscono sempre di più. Ciò significa che all'aumentare della temperatura, una reazione enzimatica si verifica più rapidamente. In effetti, l'aumento dell'attività degli enzimi e l'aumento della temperatura hanno una correlazione quasi lineare. Questo fenomeno continua fino al raggiungimento della temperatura ottimale per l'enzima. A questa temperatura, la reazione enzimatica procede il più rapidamente possibile.
La maggior parte degli enzimi ha una temperatura ottimale tra 0 e 40 ° C (da 32 a 104 ° F). Una volta che la temperatura sale oltre l'ottimale, la connessione tra enzimi e temperatura cambia perché gli enzimi iniziano a denaturare - i legami che mantengono in forma l'enzima iniziano a rompersi. Quando ciò accade, i siti di attivazione utilizzati dai substrati non esistono più nella forma corretta e i substrati non possono inserirsi in essi. È possibile che gli enzimi sopravvivano a temperature superiori alle temperature ottimali, ma questo di solito accade solo se sono esposti a questa temperatura più elevata per un breve periodo.
Una connessione tra enzimi e temperatura esiste anche quando si tratta di temperature più basse. Con basse temperature, i substrati e gli enzimi non hanno molta energia cinetica. Anche se si scontrano, potrebbe non esserci energia sufficiente per la reazione. Pertanto, a una temperatura relativamente bassa, gli enzimi non sono in grado di svolgere il proprio lavoro. Questo è uno dei motivi per cui il corpo umano si sforza di mantenere una certa temperatura: troppo caldo e proteine, inclusi enzimi, denatura; reazioni troppo fredde e degli enzimi avvengono troppo lentamente.