Welchen Einfluss hat die Temperatur auf die Enzymaktivität?

Je höher die Temperatur ist, desto höher wird die Geschwindigkeit der Enzymreaktion, wenn sie zunimmt, und es wird Wärme erzeugt. Es hat eine optimale Temperatur, bei der es bei 37 bis 40 ° C am besten funktioniert, aber nach 40 ° C wird das Enzym denaturiert und funktioniert nicht mehr richtig, insbesondere bei Tieren.

Wenn die Temperatur steigt, kommt es innerhalb der Reaktion zu energetischeren Kollisionen zwischen den Enzymen. Mit der Wärme der Moleküle nimmt auch deren Anzahl pro Minute zu.

Viele Experimente wurden in Labors auf der ganzen Welt durchgeführt, um die Ergebnisse der Enzymaktivitäten zu testen. Sie haben einige großartige Antworten gefunden, die helfen, die Biologie und die Funktionsweise unseres Körpers sowie die von Tieren und Pflanzen zu belegen.

Die meisten Enzymreaktionen werden oft unter 40 °C durchgeführt, um ihnen eine gute Effizienz zu verleihen und sie nicht zu denaturieren. Wenn sie denaturiert werden, werden sie beschädigt und passen nicht mehr ineinander, um eine Reaktion zu erzeugen.

Enzyme können bei 5 °C oder darunter gelagert werden, obwohl einige von ihnen ihre Wirksamkeit verlieren, wenn sie zu kalt werden. Aus diesem Grund können Menschen und die meisten Tiere nicht zu kalt oder zu heiß über 40 °C werden, da dies viele Enzyme im Körper denaturiert und somit seine Funktionen stoppt.

Dies führt zu schweren Erkrankungen und sogar zum Tod. Es ist wichtig, den Körper auf der optimalen Temperatur von etwa 37 °C zu halten, damit er optimal funktioniert und ihn fit und gesund hält.

Die Temperatur kann viele verschiedene Faktoren beeinflussen, daher ist ihre Wirkung auf die Enzymaktivität sehr komplex. Es beeinflusst die Geschwindigkeiten von Molekülen, die Aktivierungsenergie der katalytischen Reaktion und die thermische Stabilität von Enzym und Substrat.

Bei niedrigen Temperaturen (z. B. bei etwa 0 Grad Celsius) ist die Geschwindigkeit der Enzymreaktion sehr langsam. Die Moleküle haben eine niedrige kinetische Energie und Kollisionen zwischen ihnen sind weniger häufig und selbst wenn sie kollidieren, besitzen die Moleküle nicht die minimale Aktivierungsenergie, die für die Reaktion erforderlich ist. Man kann sagen, dass die Enzyme bei niedrigen Temperaturen deaktiviert werden.

Eine Temperaturerhöhung erhöht die Enzymaktivität, da die Moleküle nun eine größere kinetische Energie besitzen. Die Enzymaktivitätsrate ist zwischen 0-40 Grad Celsius am höchsten und dieser Anstieg ist fast linear.

Nach 40 beginnt die Reaktionsgeschwindigkeit zu sinken. Dies liegt daran, dass die Temperaturerhöhung nach 40 nicht die kinetische Energie des Enzyms erhöht, sondern stattdessen die Kräfte unterbricht, die die Form des Moleküls beibehalten. Die Enzymmoleküle werden nach und nach denaturiert, wodurch sich die Form des aktiven Zentrums ändert. Temperaturen über 65 Grad Celsius denaturieren die Enzyme vollständig.

Es gibt einige Enzyme, die als "Extremophile" bekannt sind und in thermophilen Organismen vorkommen. Sie behalten ihre Aktivität bei 80 Grad Celsius.

Enzyme sind biologische Katalysatoren. Sie arbeiten bei einer bestimmten Temperatur, und die Temperatur, bei der sie am schnellsten arbeiten, wird als ihre optimale Temperatur bezeichnet, die für die meisten Enzyme im Körper normalerweise bei 30-45 Grad Celsius liegt. Bei optimaler Temp. Die Aktivität erhöht sich aufgrund der höheren kinetischen Energie der Moleküle (bei höherer Temperatur), wodurch die Geschwindigkeit der Kollision von Enzymen und Substraten und der Einpassung der Substrate in die Enzyme erhöht wird. Wenn die Temperatur jedoch den optimalen Grenzwert überschreitet, beginnt das Enzym aufgrund des Aufbrechens der chemischen Bindungen im Enzym zu „denaturieren“ (dh seine Form ist verzerrt). Folglich gehen die aktiven Zentren verloren und das Enzym wird unbrauchbar.

Temperaturerhöhung und -senkung beeinflussen die Aktivität der Enzyme. Normalerweise ist die Aktivität der Enzyme bei normaler Körpertemperatur optimal. Bei sehr niedriger Temperatur ist die Aktivität der Enzyme minimal. Oberhalb von 60 bis 70 Grad Celsius wird ihre Aktivität normalerweise durch Denaturierung von Enzymen dauerhaft gestoppt.

Die Geschwindigkeit der enzymkontrollierten Reaktion kann mit steigender Temperatur zunehmen, jedoch bis zu einer bestimmten Grenze. Alle Enzyme können bei einer bestimmten Temperatur, die als optimale Temperatur bezeichnet wird, mit ihrer maximalen Geschwindigkeit arbeiten.

Wärme liefert Aktivierungsenergie und daher werden chemische Reaktionen bei hoher Temperatur beschleunigt. Wärme liefert auch kinetische Energie an die reagierenden Moleküle, wodurch sie sich schnell bewegen. Dadurch bewegen sich die Reaktanten schneller und die Wahrscheinlichkeit ihrer Kollision miteinander wird erhöht. Eine weitere Erhöhung der Wärmeenergie erhöht jedoch auch die Schwingungen der Atome, aus denen das Enzymmolekül besteht. Wenn die Schwingungen zu heftig werden, geht die für die Enzymaktivität essentielle globuläre Struktur verloren und das Enzym wird als denaturiert bezeichnet.

Enzyme sind Proteine ​​und wirken als biologischer Katalysator, dh sie erhöhen die Reaktionsgeschwindigkeit, ohne dass eine Reaktion erfolgt. Enzyme sind sehr empfindlich gegenüber Temperatur und pH. Zu hohe oder niedrige Temperaturen oder pH-Werte führen zur Zerstörung der Enzymaktivität Um richtig zu funktionieren, sollte ein Enzym einen optimalen pH-Wert und eine optimale Temperatur haben. Die optimale Temperatur für die meisten Enzyme im menschlichen Körper beträgt 37 Grad Celsius. Der optimale pH-Wert hängt jedoch von den Zellen ab.
Beispiel: Pepsin ist ein Enzym im Magen und sein optimaler pH-Wert beträgt 2

Es erhöht die Rate bis zu einem Punkt. 60 Grad Celsius sollen ein Optimum sein. Proteine ​​wie Enzyme denaturieren und werden wirkungslos, wenn die Temperatur zu hoch (100 Grad Celsius) ist.

Eine Erhöhung der Temperatur hat viele Auswirkungen:
1) Energiereichere Kollisionen
2) Die Anzahl der Kollisionen pro Zeiteinheit wird steigen
3) Die Wärme der Moleküle im System wird zunehmen

Wie wirkt sich die Temperatur auf die Enzymaktivität aus, wenn die Reaktionsgeschwindigkeit mit dem Suptrat bereits maximal ist (Vmax)? Exp, wenn die Höchstgeschwindigkeit bei 20°C beobachtet wird und wir die Temperatur auf 27°C bringen?