"Da li temperatura utiče na djelovanje enzima?", Skripte od Biologija

Preuzmite "Da li temperatura utiče na djelovanje enzima?" i više Skripte u PDF od Biologija samo na Docsity! Zara Zorlak, I2 Predmet: Biologija Profesorica: Sanela Isaković Temperatura utiče na djelovanje enzima? Enzimi su proteini koji djeluju kao katalizatori u hemijskim reakcijama. Oni mogu ubrzati reakcije smanjenjem aktivacijske energije, odnosno količine energije potrebne za pokretanje reakcije. Također, enzimi pomažu i kod disanja, izgradnje mišića, funkcije živaca i oslobađanja našeg tijela od virusa. U većini slučajeva enzimi najbolje rade na određenim temperaturama i pH vrijednostima. Enzimi su važni za mnoge biohemijske procese u tijelu, kao što su probava, metabolizam i želijsko disanje. Bez enzima bi se ti procesi odvijali presporo da bi mogli pratiti zahtjeve tijela. Naša tijela prirodno proizvode enzime, no enzimi se također nalaze u industrijskim proizvodima. Jedan primjer enzima je amilaza. To je prirodni protein koji razgrađuje ugljikohidrate u molekule šećera. Ovaj enzim se stvara na dva mjesta. Prvo, žlijezde slinovnice u ustima stvaraju slinovnu amilazu, koja započinje probavni proces razgradnjom škroba kada žvaćemo hranu, pretvarajući ga u maltozu, manji ugljikohidrat. Kada se hrana koja sadrži škrob, poput riže ili krumpira, počne razgrađivati u ustima, počinjemo osjećati blago sladak okus jer dolazi do oslobađanja maltoze. Ćelije u gušterači stvaraju drugu vrstu amilaze, koja se naziva pankreasna amilaza. Ona prolazi kroz kanal kako bi stigla do tankog crijeva. Pankreasna amilaza dovršava probavu ugljikohidrata, proizvodeći glukozu, malu molekulu koja se apsorbira u krv i prenosi cijelim tijelom. Još jedan primjer enzima može biti lipaza. Ovaj enzim razgrađuje masti u masne kiseline i glicerol. Lipazu proizvodi gušterača i bitna je za probavu. Početna probava lipaze događa se u lumenu (unutrašnjosti) tankog crijeva. Žučne soli smanjuju površinsku napetost masnih kapljica tako da lipaze mogu napasti molekule triglicerida . Molekule masne kiseline i glicerola se zatim preuzimaju u epitelne stanice koje oblažu stijenku crijeva, gdje se ponovo sintetiziraju u trigliceride za transport do mišića imasna tkiva . Na tim mjestima lipaze u krvotoku hidroliziraju trigliceride, a nastale masne kiseline i glicerol preuzimaju ćelije tih tkiva. U masnom tkivu trigliceridi se ponovno formiraju za skladištenje dok se energetske potrebe životinje ne povećaju u uvjetima stresa ili vježbanja. Lipaze u ćelijama masnog tkiva razgrađuju trigliceride tako da masne kiseline ponovo mogu ući u krvotok za transport do tkiva koja zahtijevaju energiju. Temperatura može uticati na djelovanje enzima. U većini slučajeva enzimi najbolje djeluju unutar određenog temperaturnog raspona. Ako postane prevruće ili prehladno, struktura proteina se može promijeniti i enzim možda više neće ispravno funkcionirati. Međutim, postoje neke iznimke od ovog pravila. Neki enzimi zapravo rade bolje na višim ili nižim temperaturama od njihovog optimalnog raspona. Na primjer, enzimi koji se koriste u industrijskim procesima često su napravljeni tako da rade na vrlo visokim ili niskim temperaturama izvan normalnog raspona ljudskog tijela. Općenito, promjene temperature mogu utjecati na aktivnost enzima i na to koliko dobro teče kemijska reakcija. Na primjer, porast temperature od 10°C povećat će aktivnost većine enzima za 50% do 100%. Varijacije u reakcijskoj temperaturi od samo 1 ili 2 stupnja mogu dovesti do promjena od 10% do 20% u rezultatima. To povećanje je samo do određene točke dok povišena temperatura ne razbije strukturu enzima. Nakon što je enzim denaturiran, ne može se popraviti. Kako je svaki enzim različit u svojoj strukturi i vezama između aminokiselina i peptida, temperatura za denaturaciju je specifična za svaki enzim. Budući da većina životinjskih enzima brzo postaje denaturirana na temperaturama iznad 40°C, većina određivanja enzima provodi se nešto ispod te temperature. Tijekom određenog vremena, enzimi će se deaktivirati čak i na umjerenim temperaturama. Skladištenje enzima na 5°C ili nižoj općenito je najprikladnije. Niže temperature dovode do sporijih hemijskih reakcija. Enzimi će na kraju postati neaktivni na temperaturama smrzavanja, ali će obnoviti većinu svoje enzimske aktivnosti kada se temperature ponovno povise, dok neki enzimi gube svoju aktivnost kada se zamrznu. Temperatura sustava je u određenoj mjeri mjera kinetičke energije molekula u sustavu. Sudari između svih molekula povećavaju se s porastom temperature. To se dešava zbog porasta brzine i kinetičke energije koji slijede porast temperature. S većim brzinama bit će manje vremena između sudara. To rezultira time da više molekula dostiže aktivacijsku energiju, što povećava brzinu reakcija. Budući da se molekule također kreću brže, povećavaju se i sudari između enzima i supstrata. Dakle, što je niža kinetička energija, to je niža temperatura sustava, a isto tako, što je kinetička energija veća, to je viša temperatura sustava.Kako se temperatura sustava povećava, unutrašnja energija molekula u sustavu će se povećavati. Unutrašnja energija molekula može uključivati energiju translacije, energiju vibracije i energiju rotacije molekula, energiju uključenu u hemijsko vezivanje molekula kao i energiju uključenu u nevezujuće interakcije. Dio te topline može se pretvoriti u hemijsku potencijalnu energiju. Ako je ovo povećanje hemijske potencijalne energije dovoljno veliko, neke od slabih veza koje određuju trodimenzionalni oblik aktivnih proteina mogu biti prekinute. To bi moglo dovesti do toplinske denaturacije proteina i time deaktivirati protein. Zbog toga previše topline može uzrokovati smanjenje brzine enzimom katalizirane reakcije jer enzim ili supstrat postaje denaturiran i neaktivan. Svaki enzim ima temperaturni raspon u kojem se postiže maksimalna brzina reakcije. Ovaj maksimum je poznat kao optimalna temperatura enzima. Optimalna temperatura za većinu enzima je oko 98,6 °F (37°C). Postoje i enzimi koji dobro djeluju na nižim i višim temperaturama. Na primjer, arktičke životinje imaju enzime koji su prilagođeni nižim optimalnim temperaturama; životinje koje žive u uslovima gdje vlada pustinjska klima imaju enzime prilagođene višim temperaturama. Međutim, enzimi su još uvijek proteini, i kao i svi proteini, počinju se razgrađivati na temperaturama iznad 104 °F. Zbog toga je raspon djelovanja enzima određen temperaturom na kojoj se enzim počinje aktivirati i temperaturom na kojoj se protein počinje razgrađivati. Zaključno, temperatura igra značajnu ulogu u regulaciji razine djelovanja enzima kroz razne biološke procese. Previše ili premalo topline može poremetiti ove delikatne biohemijske puteve, što često rezultira smrću organizma. Razumijevanjem načina na koji različiti