ผลของการต้มและการแช่แข็งต่อกิจกรรมของเอนไซม์คืออะไร

เนื้อหา

• TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)
• การเคลื่อนที่ของโมเลกุลและบทบาทของอุณหภูมิ
• ผลของการแช่แข็งต่อกิจกรรมของเอนไซม์
• โครงสร้างของเอนไซม์
• การต้มและการทำลายสภาพ

เอนไซม์มีความสำคัญต่อทุกชีวิตเพราะมันจะกระตุ้นปฏิกิริยาทางเคมีที่จะเกิดขึ้นช้าเกินไปที่จะช่วยชีวิต ที่สำคัญอัตราที่เอนไซม์สามารถกระตุ้นปฏิกิริยาเป้าหมายและความสามารถของเอนไซม์ในการรักษาโครงสร้างนั้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ เป็นผลให้การแช่แข็งและการเดือดสามารถส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อกิจกรรมของเอนไซม์

TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)

การต้มเอนไซม์แตกลงจึงไม่ทำงานอีกต่อไป ด้านล่างจุดเยือกแข็งการตกผลึกป้องกันไม่ให้เอ็นไซม์ทำงาน

การเคลื่อนที่ของโมเลกุลและบทบาทของอุณหภูมิ

เพื่อทำความเข้าใจว่าการแช่แข็งมีผลต่อกิจกรรมของเอนไซม์อย่างไรก่อนอื่นคุณต้องเข้าใจถึงผลกระทบของอุณหภูมิต่อโมเลกุลที่เป็นสารตั้งต้นสำหรับการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ ภายในเซลล์โมเลกุลของสารตั้งต้นจะเคลื่อนที่แบบสุ่มตลอดเวลาหรือที่รู้จักกันในชื่อ Brownian motion ซึ่งเป็นผลมาจากการชนกันระหว่างโมเลกุลของสารตั้งต้นกับโมเลกุลของน้ำแต่ละชนิด เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นความเร็วของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลแบบสุ่มจะเพิ่มขึ้นเช่นกันเนื่องจากโมเลกุลมีพลังงานสั่นสะเทือนที่อุณหภูมิสูงขึ้น การเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วยิ่งเพิ่มความถี่ของการชนแบบสุ่มระหว่างโมเลกุลและเอนไซม์ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับกิจกรรมของเอนไซม์เนื่องจากเอนไซม์ขึ้นอยู่กับโมเลกุลของพื้นผิวของพวกเขาชนกันก่อนที่ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้น

ผลของการแช่แข็งต่อกิจกรรมของเอนไซม์

ที่อุณหภูมิเย็นจัดผลที่ตรงกันข้ามนั้นครอบงำ - โมเลกุลเคลื่อนที่ช้าลงลดความถี่ของการชนของเอนไซม์และสารตั้งต้นดังนั้นจึงลดกิจกรรมของเอนไซม์ เมื่อถึงจุดเยือกแข็งการเคลื่อนที่ของโมเลกุลจะลดลงอย่างมากเมื่อการก่อตัวเป็นของแข็งเกิดขึ้นและโมเลกุลจะถูกล็อคเข้ากับการก่อตัวของผลึกแข็ง ภายในผลึกแข็งเหล่านี้โมเลกุลมีอิสระในการเคลื่อนที่น้อยกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับโมเลกุลเดียวกันในการจัดเรียงของเหลว เป็นผลให้การชนกันของเอนไซม์ - สารตั้งต้นหายากมากเมื่อเกิดการแช่แข็งและกิจกรรมของเอนไซม์เกือบเป็นศูนย์ด้านล่างแช่แข็ง

โครงสร้างของเอนไซม์

แม้ว่าอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะส่งผลให้อัตราการทำงานของเอนไซม์สูงขึ้น แต่ก็มีข้อ จำกัด ของอุณหภูมิที่เอนไซม์สามารถทำงานต่อไปได้ เพื่อให้เข้าใจว่าเหตุใดจึงเป็นเช่นนี้ต้องพิจารณาโครงสร้างและหน้าที่ของเอนไซม์ เอนไซม์เป็นโปรตีนที่ประกอบไปด้วยกรดอะมิโนแต่ละชนิดที่อยู่ในโครงสร้างสามมิติโดยพันธะทางเคมีระหว่างกรดอะมิโน โครงสร้างสามมิตินี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อกิจกรรมของเอนไซม์เนื่องจากเอ็นไซม์นั้นมีโครงสร้างเพื่อสร้าง "ความพอดี" ทางกายภาพรอบ ๆ พื้นผิว

การต้มและการทำลายสภาพ

ที่อุณหภูมิรอบ ๆ จุดเดือดพันธะทางเคมีที่รวมกันเป็นโครงสร้างของเอนไซม์จะเริ่มพังทลายลง การสูญเสียโครงสร้างสามมิติที่เป็นสาเหตุทำให้เอนไซม์ไม่พอดีกับโมเลกุลของสารตั้งต้นเป้าหมายและเอนไซม์หยุดทำงานอย่างสิ้นเชิง การสูญเสียของโครงสร้างนี้เรียกว่า denaturation นั้นไม่สามารถกลับคืนสภาพเดิมได้เมื่อเอนไซม์ถูกทำให้ร้อนจนพันธะเคมีที่จับพวกมันเข้าด้วยกันจะไม่เกิดขึ้นเองหากอุณหภูมิลดลง สิ่งนี้แตกต่างจากการแช่แข็งซึ่งไม่ส่งผลต่อโครงสร้างของเอนไซม์ - หากอุณหภูมิเพิ่มขึ้นหลังจากการแช่แข็งกิจกรรมของเอนไซม์จะถูกเรียกคืน