Aké sú účinky varu a zmrazenia na aktivitu enzýmov?

Posted on
Autor: John Stephens
Dátum Stvorenia: 28 Január 2021
Dátum Aktualizácie: 17 Smieť 2024
Anonim
Aké sú účinky varu a zmrazenia na aktivitu enzýmov? - Veda
Aké sú účinky varu a zmrazenia na aktivitu enzýmov? - Veda

Obsah

Enzýmy sú rozhodujúce pre celý život, pretože katalyzujú chemické reakcie, ktoré by sa inak vyskytovali príliš pomaly na podporu života. Dôležité je, že rýchlosť, akou sú enzýmy schopné katalyzovať svoje cieľové reakcie a schopnosť enzýmov udržiavať svoju štruktúru, sú vysoko závislé od teploty. Výsledkom je, že zmrazenie a var môžu mať výrazný vplyv na aktivitu enzýmov.

TL; DR (príliš dlho; neprečítané)

Varenie štiepi enzýmy, takže už ďalej nefungujú. Kryštalizácia pri zamrznutí zabráni fungovaniu enzýmov.

Molekulárny pohyb a úloha teploty

Aby sme pochopili, ako mrznutie ovplyvňuje enzýmovú aktivitu, je najprv potrebné pochopiť vplyv teploty na molekuly, ktoré sú substrátmi pre enzýmovú katalýzu. V bunkách sú substrátové molekuly v stálom náhodnom pohybe, známe ako Brownov pohyb, ako výsledok zrážok medzi molekulami substrátu a jednotlivými molekulami vody. So zvyšovaním teploty sa zvyšuje aj rýchlosť tohto náhodného molekulárneho pohybu, pretože molekuly majú pri vyšších teplotách viac vibračnej energie. Rýchlejší pohyb zvyšuje frekvenciu náhodných zrážok medzi molekulami a enzýmami, čo je dôležité pre aktivitu enzýmov, pretože enzýmy závisia od toho, ako sa do nich zrážajú molekuly substrátu skôr, ako môže dôjsť k reakcii.

Vplyv zmrazenia na aktivitu enzýmov

Pri veľmi nízkych teplotách prevláda opačný účinok - molekuly sa pohybujú pomalšie, čím sa znižuje frekvencia zrážok enzým-substrát, a preto sa znižuje aktivita enzýmov. V okamihu zamrznutia molekulárny pohyb drasticky klesá, keď dochádza k tvorbe pevných látok a molekuly sú blokované do pevných kryštalických formácií. V týchto tuhých kryštáloch majú molekuly oveľa menšiu voľnosť pohybu v porovnaní s rovnakými molekulami v kvapalnom usporiadaní. V dôsledku toho sú kolízie enzým-substrát extrémne zriedkavé, keď dôjde k zmrazeniu a aktivita enzýmov je takmer nulová pod bodom mrazu.

Štruktúra enzýmu

Aj keď zvýšenie teploty vedie k vyššej miere aktivity enzýmov, existuje horná hranica teploty, pri ktorej môžu enzýmy naďalej fungovať. Aby sa pochopilo, prečo tomu tak je, musí sa zvážiť štruktúra a funkcia enzýmov. Enzýmy sú proteíny, ktoré sú tvorené jednotlivými aminokyselinami držanými pohromade v trojrozmernej štruktúre chemickými väzbami medzi aminokyselinami. Táto trojrozmerná štruktúra je rozhodujúca pre enzýmovú aktivitu, pretože enzýmy sú štruktúrované tak, aby okolo svojich substrátov tvorili fyzikálne „uloženie“.

Varenie a denaturácia

Pri teplotách okolo varu sa chemické väzby, ktoré držia pohromade štruktúru enzýmov, začnú rozkladať. Výsledná strata trojrozmernej štruktúry spôsobí, že enzýmy už nezmestia svoje cieľové molekuly substrátu a enzýmy úplne prestanú fungovať. Táto strata štruktúry, známa ako denaturácia, je ireverzibilná - akonáhle sa enzýmy zahrievajú natoľko, že sa chemické väzby, ktoré ich držia pohromade, rozkladajú, nebudú sa spontánne tvoriť, keď klesnú teploty. Toto je na rozdiel od zmrazenia, ktoré neovplyvňuje štruktúru enzýmov - ak sa teplota po zmrazení zvýši, obnoví sa aktivita enzýmov.