Wat is het verband tussen enzymen en temperatuur?
Enzymen en temperatuur kunnen samenwerken om bepaalde noodzakelijke reacties sneller te laten plaatsvinden dan zonder de aanwezigheid van enzymen. Naarmate de temperatuur stijgt, botsen de enzymen en substraten - de naam die wordt gegeven aan reactanten in een enzymreactie - vaker, zodat de enzymen meer gelegenheid hebben om reacties te katalyseren. Dit fenomeen neemt toe totdat de optimale temperatuur is bereikt. Verdere temperatuurverhoging zal enzymen denatureren en deze onbruikbaar maken voor katalyserende reacties. Bij een lage temperatuur is er onvoldoende energie om reacties te laten plaatsvinden en kunnen de enzymen hun werk niet doen.
Om een reactie te laten plaatsvinden, moeten reactanten met voldoende energie botsen om bindingen te verbreken en nieuwe te creëren. Dit wordt de activeringsenergie genoemd. Hoewel een enzym de hoeveelheid activeringsenergie vermindert die nodig is om een reactie te laten plaatsvinden, is nog steeds een bepaalde hoeveelheid energie nodig. Kinetische energie, de energie die een molecuul heeft vanwege zijn beweging, kan toenemen met de temperatuurstijging. Dit is een van de belangrijkste redenen waarom er een verband bestaat tussen enzymen en temperatuur.
Naarmate de temperatuur stijgt, botsen de enzymen en substraten steeds meer. Dit betekent dat als de temperatuur toeneemt, een enzymreactie sneller plaatsvindt. In feite hebben de toename in activiteit van de enzymen en temperatuurstijging een bijna lineaire correlatie. Dit fenomeen gaat door totdat de optimale temperatuur voor het enzym is bereikt. Bij deze temperatuur verloopt de enzymreactie zo snel als mogelijk.
De meeste enzymen hebben hun optimale temperatuur ergens tussen 0 en 40 ° C (32 tot 104 ° F). Zodra de temperatuur boven optimaal stijgt, verandert de verbinding tussen enzymen en temperatuur omdat de enzymen beginnen te denatureren - de bindingen die het enzym in vorm houden beginnen te breken. Wanneer dit gebeurt, bestaan de activeringssites die de substraten gebruiken niet meer in de juiste vorm en kunnen substraten er niet in passen. Het is mogelijk dat enzymen overleven boven optimale temperaturen, maar dit gebeurt meestal alleen als ze gedurende een korte periode aan deze hogere temperatuur worden blootgesteld.
Er is ook een verband tussen enzymen en temperatuur als het gaat om lagere temperaturen. Bij lage temperaturen hebben de substraten en enzymen niet veel kinetische energie. Zelfs als ze botsen, is er mogelijk onvoldoende energie om de reactie te laten plaatsvinden. Dus, bij een relatief lage temperatuur, kunnen enzymen hun werk niet doen. Dit is een van de redenen waarom het menselijk lichaam ernaar streeft een bepaalde temperatuur binnen te houden: te heet en eiwitten, inclusief enzymen, denatureren; te koud en enzymreacties vinden te langzaam plaats.