酵素と温度の関係は何ですか？

酵素と温度は一緒に作用して、特定の必要な反応を、酵素が存在しない場合よりも速く行えるようにします。 温度が上昇すると、酵素と基質（酵素反応で反応物に与えられた名前）がより頻繁に衝突するため、酵素が反応を触媒する機会が増えます。 この現象は、最適な温度に達するまで増加します。 温度がさらに上昇すると、酵素が変質し、反応の触媒として使用できなくなります。 低温では、反応を起こすのに十分なエネルギーがなく、酵素は仕事をすることができません。

反応が起こるためには、反応物が結合を破壊して新しいものを作成するのに十分なエネルギーと衝突する必要があります。 これは活性化エネルギーと呼ばれます。 酵素は、反応を起こすために必要な活性化エネルギーの量を減らしますが、それでも一定量のエネルギーが必要です。 運動エネルギーは、分子がその運動のために持つエネルギーであり、温度の上昇とともに増加します。 これは、酵素と温度の間に関連がある主な理由の1つです。

温度が上昇すると、酵素と基質がますます衝突し、相互作用します。 これは、温度が上昇すると、酵素反応がより速く発生することを意味します。 実際、酵素の活性の増加と温度の増加は、ほぼ直線的な相関関係があります。 この現象は、酵素の最適温度に達するまで続きます。 この温度では、酵素反応はできるだけ早く進行しています。

ほとんどの酵素の最適温度は、32〜104°F（0〜40°C）です。 温度が最適を超えて上昇すると、酵素が変性し始めるため、酵素と温度の関係が変化します。酵素を形に保つ結合が壊れ始めます。 これが発生すると、基板が使用する活性化部位が正しい形状で存在しなくなり、基板がそれらに適合できなくなります。 酵素が最適温度よりも高い温度で生き残ることは可能ですが、これは通常、この温度に短時間さらされる場合にのみ起こります。

低温となると、酵素と温度の関係も存在します。 低温では、基質と酵素はあまり運動エネルギーを持ちません。 それらが衝突したとしても、反応が起こるのに十分なエネルギーがないかもしれません。 したがって、比較的低い温度では、酵素は仕事をすることができません。 これは、人体が特定の温度内に維持しようとする理由の1つです。熱くなりすぎて、酵素などのタンパク質が変性します。 寒すぎて、酵素反応があまりにもゆっくり行われます。