İçerik
- TL; DR (Çok Uzun; Okumadı)
- Moleküler Hareket ve Sıcaklığın Rolü
- Donmanın Enzim Aktivitesi Üzerine Etkisi
- Enzim Yapısı
- Kaynama ve Denatürasyon
Enzimler tüm yaşam için kritik öneme sahiptir çünkü yaşamı desteklemeyecek kadar yavaş gerçekleşecek olan kimyasal reaksiyonları katalize ederler. Önemli olarak, enzimlerin hedef reaksiyonlarını katalize edebilme oranları ve enzimlerin yapılarını muhafaza edebilmeleri büyük ölçüde sıcaklığa bağlıdır. Sonuç olarak, donma ve kaynama enzim aktivitesini önemli ölçüde etkileyebilir.
TL; DR (Çok Uzun; Okumadı)
Haşlama enzimleri yıkar, böylece artık işlev görmezler. Donmanın altında kristalleşme enzimlerin çalışmasını önler.
Moleküler Hareket ve Sıcaklığın Rolü
Dondurmanın enzim aktivitesini nasıl etkilediğini anlamak için, öncelikle enzim katalizinin substratları olan moleküller üzerindeki sıcaklığın etkisini anlamak gerekir. Hücreler içinde, substrat molekülleri, substrat molekülleri ile ayrı ayrı su molekülleri arasındaki çarpışmaların bir sonucu olarak Brownian hareketi olarak bilinen sürekli rastgele hareket halindedir. Sıcaklık arttıkça, bu rastgele moleküler hareketin hızı da artar, çünkü moleküller yüksek sıcaklıklarda daha titreşimli enerjiye sahiptir. Daha hızlı hareket, moleküller ve enzimler arasındaki rastgele çarpışmaların sıklığını arttırır, çünkü enzimler, bir reaksiyon meydana gelmeden önce bunlara çarpışan substrat moleküllerine bağlı olduklarından enzim aktivitesi için önemlidir.
Donmanın Enzim Aktivitesi Üzerine Etkisi
Çok soğuk havalarda, ters etki baskındır - moleküller daha yavaş hareket eder, enzim-substrat çarpışmalarının sıklığını azaltır ve dolayısıyla enzim aktivitesini azaltır. Donma noktasında, katı oluşum meydana geldiğinde ve moleküller katı kristalli oluşumlarda kilitlendiklerinde moleküler hareket önemli ölçüde azalır. Bu katı kristaller içerisinde, moleküller, sıvı bir düzende aynı moleküllere kıyasla çok daha az hareket serbestliğine sahiptir. Sonuç olarak, enzim-substrat çarpışmaları donma meydana geldiğinde ve nadiren enzim aktivitesi donma noktasının hemen altında sıfır olduğunda nadir görülür.
Enzim Yapısı
Artan sıcaklık, daha yüksek enzim aktivitesi oranları ile sonuçlansa da, enzimlerin çalışmaya devam edebileceği bir üst sıcaklık sınırı vardır. Bunun neden böyle olduğunu anlamak için enzimlerin yapısı ve işlevi dikkate alınmalıdır. Enzimler, amino asitler arasındaki kimyasal bağlarla üç boyutlu bir yapıda bir arada tutulan ayrı ayrı amino asitlerden oluşan proteinlerdir. Bu üç boyutlu yapı, enzimler, substratları etrafında fiziksel bir "uyum" oluşturmak üzere yapılandırıldığından enzim aktivitesi için kritiktir.
Kaynama ve Denatürasyon
Kaynama çevresindeki sıcaklıklarda, enzimlerin yapısını bir arada tutan kimyasal bağlar bozulmaya başlar. Ortaya çıkan üç boyutlu yapı kaybı, enzimlerin artık hedef substrat moleküllerine uymamasına neden olur ve enzimler tamamen çalışmayı durdurur. Denatürasyon olarak bilinen bu yapı kaybı geri döndürülemez - enzimler onları bir arada tutan kimyasal bağlar parçalanacak kadar o kadar ısıtılırsa, sıcaklıklar düştüğünde kendiliğinden oluşmazlar. Bu, enzim yapısını etkilemeyen donmaya benzemez - donma sonrası sıcaklıklar artarsa, enzim aktivitesi geri yüklenir.