Temperaturens indflydelse på enzymaktivitet i okselever: Et videnskabeligt overblik

Enzymer er organiske eller biologiske katalysatorer, der driver metaboliske reaktioner. For at en reaktion kan finde sted inden for celler, skal enzymer være til stede. Enzymer er komplekse proteiner, der fungerer inden for det tæt kontrollerede indre miljø i en organisme. I sunde celler forbliver temperaturen inden for et smalt område, og enzymer er derfor let denatureret, eller ødelagt af variationer i temperatur. Under negative temperaturforhold cesser enzymer at funktione.

Kemiske reaktioner

Den kemiske reaktion, der skabes af et enzym, vil typisk øge, når temperaturen hæves. Som en tommelfingerregel vil en 50 graders stigning i temperatur forårsage, at enzymets reaktionshastighed fordobles. Til sidst nås en optimal temperatur, ovenfor hvilken enzymets aktiviteter ikke længere vil øge. Efter denne temperatur-afskæringspunkt er nået, begynder enzymet at denaturere, og dets kemiske struktur bliver påvirket, hvilket negativt påvirker den kemiske reaktion, det er ansvarlig for. Den kemiske reaktion, der drives af enzymet, cesser at forekomme, da den mindste ændring i proteinets struktur ændrer enzymets form nok til at forhindre dannelsen af enzym-substrat-komplekset, der kræves. Årsagen til dette er, at enzymer ikke har udviklet coping-mekanismer til at håndtere højt forhøjede temperaturer, fordi de eksisterer med levende celler, som kun kan overleve inden for et specifikt temperaturinterval. Generelt er de fleste enzymer denatureret, når temperaturer hæves over 40,5 grader Celsius.

Hydrogenperoxid-dannelse

Enzymer er organiske proteiner, der accelererer reaktionshastigheden inden for levende celler, men er selv ikke ændret af disse reaktioner. Hundredevis af forskellige enzymer kan findes i en enkelt celle, og hver af disse er ansvarlig for en specifik reaktion. Enzymet katalase reagerer med hydrogenperoxid for at producere vand og ilt og fjerner derved effektivt dette toksiske biprodukt, der opstår gennem cellemetabolisme. En klassisk eksperiment findes for at vise, hvordan temperatur påvirker enzymaktivitet, ved at vise, hvordan produktionen af hydrogenperoxid påvirkes af stigninger eller fald i temperatur. I dette eksperiment bruges okselever-purée som et reservoir for enzymer. Med stigende temperatur produceres mindre hydrogenperoxid, som i sin tur indikerer, at enzymreaktioner er øget.

Smalte temperaturbånd

Pattedyr, såsom oksekvæg, har en relativt konstant temperatur. Temperaturen inden for cellerne i deres krop forbliver ligeledes konstant. Af denne grund er enzymer vant til at funktione med et smalt temperaturbånd, og de kemiske reaktioner, de producerer, forekommer optimalt inden for det samme temperaturinterval. Enhver afvigelse fra det normale temperaturinterval vil negativt påvirke disse livsvigtige kemiske reaktioner.