Γιατί οι περισσότερες ενζυματικές αντιδράσεις επιβραδύνουν σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες;
1. Μετουσίωση του ενζύμου:
* Τα ένζυμα είναι πρωτεΐνες και οι πρωτεΐνες έχουν μια συγκεκριμένη τρισδιάστατη δομή κρίσιμη για τη λειτουργία τους. Αυτή η δομή συγκρατείται από αδύναμους δεσμούς όπως οι δεσμοί υδρογόνου και οι δυνάμεις van der Waals.
* Οι υψηλές θερμοκρασίες διαταράσσουν αυτούς τους αδύναμους δεσμούς, προκαλώντας το ένζυμο να ξεδιπλώσει και να χάσει το σχήμα του (μετουσίωση).
* Ένα μετουσιωμένο ένζυμο δεν μπορεί πλέον να δεσμεύεται αποτελεσματικά με το υπόστρωμα του, με αποτέλεσμα τη μείωση του ρυθμού αντίδρασης.
2. Μειωμένη δέσμευση υποστρώματος:
* Η ενεργή θέση ενός ενζύμου είναι μια συγκεκριμένη περιοχή που έχει σχεδιαστεί για να δεσμεύεται με το υπόστρωμα του.
* Οι υψηλές θερμοκρασίες αυξάνουν την κινητική ενέργεια των μορίων, προκαλώντας τους να δονείται ταχύτερα.
* Αυτή η αυξημένη δόνηση μπορεί να διαταράξει την ακριβή εφαρμογή μεταξύ του ενζύμου και του υποστρώματος, καθιστώντας πιο δύσκολο για αυτούς να δεσμεύουν.
3. Μειωμένη σταθερότητα ενζύμου:
* Τα ένζυμα έχουν ένα βέλτιστο εύρος θερμοκρασίας όπου λειτουργούν καλύτερα.
* Οι ακραίες θερμοκρασίες μπορούν να οδηγήσουν σε χημικές τροποποιήσεις εντός της δομής του ενζύμου, όπως η θραύση των πεπτιδικών δεσμών ή η οξείδωση των υπολειμμάτων αμινοξέων.
* Αυτές οι τροποποιήσεις μπορούν να θέσουν σε κίνδυνο τη σταθερότητα και τη λειτουργικότητα του ενζύμου.
4. Αυξημένος ρυθμός ανταγωνιστικών αντιδράσεων:
* Οι υψηλές θερμοκρασίες όχι μόνο επιταχύνουν την επιθυμητή ενζυματική αντίδραση αλλά και αυξάνουν τα ποσοστά άλλων ανταγωνιστικών αντιδράσεων.
* Αυτές οι ανταγωνιστικές αντιδράσεις μπορούν να καταναλώσουν το υπόστρωμα ή να παράγουν ανεπιθύμητα υποπροϊόντα, μειώνοντας αποτελεσματικά τη συνολική απόδοση του επιθυμητού προϊόντος.
Συνοπτικά, ο συνδυασμός μετουσίωσης, η μειωμένη δέσμευση του υποστρώματος, η μειωμένη σταθερότητα του ενζύμου και οι αυξημένες ανταγωνιστικές αντιδράσεις σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες οδηγούν σε σημαντική επιβράδυνση των ενζυματικών αντιδράσεων.
