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La temperatura gioca un ruolo importante in biologia come un modo per regolare le reazioni. L'attività enzimatica aumenta all'aumentare della temperatura e, a sua volta, aumenta la velocità della reazione. Questo significa anche che l'attività diminuisce a temperature più fredde. Tutti gli enzimi hanno un intervallo di temperature quando sono attivi, ma ci sono determinate temperature in cui funzionano in modo ottimale.
Che cos'è un enzima?
Gli enzimi sono proteine che agiscono come catalizzatori in una reazione biochimica per aumentare la velocità di reazione senza essere esauriti nella reazione. Migliaia di tipi di enzimi sono al lavoro nel tuo corpo per svolgere funzioni vitali come la digestione e la produzione di energia. Le reazioni biologiche e chimiche possono verificarsi molto lentamente e gli organismi viventi usano gli enzimi per aumentare i tassi di reazione fino a una velocità più favorevole. Gli enzimi hanno più regioni che possono essere attivate da cofattori per accenderli e spegnerli. I cofattori sono di solito le vitamine consumate attraverso varie fonti alimentari e aprono il sito attivo sull'enzima. I siti attivi sono dove le reazioni hanno luogo su un enzima e possono agire solo su un substrato, che può essere altre proteine o zuccheri. Un buon modo di pensare a questo è un modello a chiave. Solo una chiave può aprire correttamente una serratura. Allo stesso modo, solo un enzima può legarsi a un substrato e rendere più rapida la reazione.
Tipi di enzimi
Il tuo corpo contiene circa 3000 enzimi unici, ognuno accelerando la reazione per un prodotto proteico specifico. Gli enzimi possono far lavorare le cellule cerebrali più velocemente e aiutare a produrre energia per muovere i muscoli. Inoltre svolgono un ruolo importante nel sistema digestivo, tra cui le amilasi che distruggono lo zucchero, le proteasi che distruggono le proteine e le lipasi che distruggono il grasso. Tutti gli enzimi lavorano a contatto, quindi quando uno di questi enzimi viene a contatto con il substrato giusto, inizia a funzionare immediatamente.
Reattività temperatura vs. enzima
Le collisioni tra tutte le molecole aumentano all'aumentare della temperatura. Ciò è dovuto all'aumento della velocità e dell'energia cinetica che segue l'aumento della temperatura. Con velocità più elevate, ci sarà meno tempo tra le collisioni. Ciò si traduce in più molecole che raggiungono l'energia di attivazione, che aumenta la velocità delle reazioni. Poiché anche le molecole si muovono più velocemente, aumentano anche le collisioni tra enzimi e substrati.
Temperatura ottimale
Ogni enzima ha una temperatura in cui funziona in modo ottimale, che nell'uomo è di circa 98,6 gradi Fahrenheit, 37 gradi Celsius - la normale temperatura corporea per l'uomo. Tuttavia, alcuni enzimi funzionano davvero bene a temperature più basse come 39 gradi Fahrenheit, 4 gradi Celsius e alcuni funzionano davvero bene a temperature più elevate. Ad esempio, gli animali dell'Artico hanno enzimi adattati per avere temperature ottimali inferiori mentre gli animali nei climi desertici hanno enzimi adattati a temperature più elevate. Mentre temperature più elevate aumentano l'attività degli enzimi e il tasso di reazioni, gli enzimi sono ancora proteine e, come tutte le proteine, temperature superiori a 104 gradi Fahrenheit, 40 gradi Celsius, inizieranno a scomporle. Quindi, le due estremità dell'intervallo di attività per un enzima sono determinate da quale temperatura inizia l'attività e da quale temperatura inizia a scomporre la proteina.