معلومة

ما هي تأثيرات تعرض الانزيم لدرجات حرارة عالية؟

ما هي تأثيرات تعرض الانزيم لدرجات حرارة عالية؟



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

سؤال: بعد تعرض الإنزيمات لدرجات حرارة عالية وتمسخها ، ثم إعادتها إلى درجة حرارتها المثلى وإعادة تشكيلها ، هل يمكن أن يعود الموقع النشط للإنزيم إلى شكله الأصلي ، وهل سيعمل بنفس المستوى من الكفاءة كما كان قبل أن يتم تغيير طبيعته وإعادة تشكيله؟

كتبت بعض المعلومات الأساسية عن السؤال: لقد بدأت للتو في تعلم بيولوجيا الخلية ، وآمل أن يكون ما كتبته صحيحًا.

عندما ترفع درجة حرارة الإنزيم ، فإنه في البداية سيزيد من كفاءة نشاط الإنزيم ، ولكن في النهاية مع ارتفاع درجة الحرارة ، يتوقف الإنزيم عن العمل ويخضع للتمسخ ، مما يعني أن التكوين ثلاثي الأبعاد للبروتين قد انهار ، لذلك لم يعد يعمل. من خلال ما تمكنت من بحثه ، تغير درجة الحرارة المرتفعة شكل الموقع النشط في الإنزيم ، وهو ما يسمح بنشاط الإنزيم في المقام الأول. أعلم أن بعض البروتينات لا يمكن إعادة تكوينها (مثل إضافة الحرارة إلى البيضة ستقليها ولا توجد طريقة لفكها) ، ولكن يمكن إعادة تكوين بعضها (مثل الحليب الساخن ، عندما يبرد ، فإن روابط البروتين ستعيد تكوين نفسها).

ولكن هل سيعود الموقع النشط للإنزيم إلى شكله الأصلي ويتمكن من العمل بنفس مستوى الكفاءة كما كان من قبل؟ أم أن الضرر دائم؟


الجواب هو أنه يعتمد كليًا على نوع الإنزيم الذي تتحدث عنه ؛ البعض منهم سيفعل والبعض الآخر لن يفعل. ما كتبته صحيح ، أن زيادة درجة حرارة معظم الإنزيمات (على الرغم من وجود استثناءات) ستزيد من نشاطها إلى نقطة معينة ، وبعد ذلك تفقد البروتينات هيكلها ثلاثي الأبعاد وتصبح مكشوفة.

عند التبريد ، كل هذا يتوقف على ما إذا كان الإنزيم يمكنه إعادة الطي من تلقاء نفسه أم لا. تشكل بعض البروتينات عند تسخينها تكتلات ، تكون أكثر ثباتًا من الشكل الأصلي ، وبالتالي لا يتم طيها بشكل عام مع التبريد. بعض البروتينات قادرة على الانطواء في شكل مناسب من تلقاء نفسها ، في حين أن البعض الآخر يحتاج إلى مساعدة من البروتينات المرافقة من أجل طيها بشكل صحيح. العديد من هذه المرافق تسمى بروتينات الصدمة الحرارية ، والتي يتم تنظيمها استجابة للإجهاد الحراري. يشير هذا إلى حقيقة أن العديد من البروتينات لا يمكنها إعادة طيها من تلقاء نفسها ، وتتطلب المساعدة لاستعادة شكلها الأصلي من هذه البروتينات HSPs.

لذا فإن الجواب الحقيقي هو أن كل هذا يتوقف على نوع البروتين المحدد. يعتمد ذلك أيضًا على مقدار تسخين الإنزيم ، ومقدار تأثيره من هيكله ثلاثي الأبعاد ، إذا قمت بإلغاء تكوين إنزيم جزئيًا ، فمن المرجح أن يعاد تشكيله أكثر من الذي تم تغيير طبيعته تمامًا. ومع ذلك ، إذا كنت تريد إجابة عن الإنزيمات بشكل عام، أود أن أقول أن عظم الإنزيمات بعد التمسخ غير قادرة على إعادة الطي بشكل صحيح واستعادة نشاطها الأنزيمي ، وبالتالي فإن الضرر دائم.


هل تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى تعزيز الآثار السلبية للأشعة فوق البنفسجية - ب في البرمائيات الجنينية واليرقية؟

بالنسبة للأجنة والضفادع الصغيرة من أنواع البرمائيات ، يمكن أن يكون التعرض للأشعة فوق البنفسجية - ب (UVBR) مميتًا ، أو يسبب مجموعة متنوعة من التأثيرات شبه المميتة. تعمل درجات الحرارة المنخفضة على تعزيز التأثيرات الضارة لـ UVBR وهذا على الأرجح لأن العمليات التي يتوسطها الإنزيم المتضمنة في إصلاح الضرر الناجم عن UVBR تعمل بشكل أقل فعالية في درجات الحرارة المنخفضة. ما إذا كانت عمليات الإصلاح هذه معطلة أيضًا ، وبالتالي فإن الآثار السلبية للأشعة فوق البنفسجية المحسنة بالمثل ، في درجات الحرارة المرتفعة غير معروفة ، ولكنها مسألة ذات صلة بيئيًا يجب طرحها نظرًا لأن الكائنات الحية التي تعيش في البيئات التي تتقلب فيها درجة الحرارة على نطاق واسع على مقياس زمني يومي من المحتمل لتجربة جرعات عالية من الأشعة فوق البنفسجية عند ارتفاع درجات الحرارة. قمنا هنا بفحص الاعتماد الحراري لتأثيرات الأشعة فوق البنفسجية في سياق نظام درجة الحرارة والأشعة فوق البنفسجية المتذبذبة ذات الصلة بيئيًا لاختبار الفرضية القائلة بأن التعرض لمستويات ذروة الأشعة فوق البنفسجية في حين تكون درجة الحرارة مرتفعة (35 & # x000b0C) أكثر ضررًا للجنين واليرقات. Limnodynastes peronii من التعرض لأعلى مستويات الأشعة فوق البنفسجية في حين أن درجة الحرارة معتدلة (25 & # x000b0C). الأجنة المعرضة لأعلى مستويات UVBR عند 35 & # x000b0C تفقس 10 & # x02005h متأخرًا عن تلك التي تعرضت لأعلى مستويات UVBR عند 25 & # x000b0C ، وكانت الضفادع الصغيرة أصغر حجمًا وبالتالي سبحت بشكل أبطأ ولكن في بيئة بها حيوانات مفترسة ، لم تظهر أي فرق في وقت البقاء على قيد الحياة. كما لم يكن هناك تأثير للمعالجة التجريبية على نجاح فقس الأجنة ، ولا على بقاء الضفادع الصغيرة بعد الفقس. وبالتالي ، فإن هذه النتائج ليست قوية بما يكفي لدعم فرضيتنا القائلة بأن درجات الحرارة المرتفعة تعزز الآثار السلبية للأشعة فوق البنفسجية في البرمائيات الجنينية واليرقية.


كيف تؤثر درجة الحرارة على نشاط إنزيم الكاتلاز؟

بشكل عام ، تكون معدلات التفاعلات المحفزة بالإنزيم أسرع مع ارتفاع درجة الحرارة وأبطأ مع انخفاض درجات الحرارة إلى ما دون مستوى درجة الحرارة الأمثل. عندما ترتفع درجة الحرارة ، يكون لدى المزيد من الجزيئات طاقة حركية أكبر للتفاعل ، وبالتالي تزداد سرعة التفاعل. مع انخفاض درجة الحرارة ، تنخفض أيضًا الطاقة المتاحة ، ثم يتباطأ التفاعل.

يمكن أن يؤدي التباين في درجة الحرارة بمقدار 1 أو 2 درجة مئوية إلى زيادة معدل التفاعل المحفز بالإنزيم بنسبة 10 إلى 20 بالمائة. يؤدي رفع درجة الحرارة بمقدار 10 درجات إلى زيادة معدل نشاط معظم الإنزيمات بنسبة 50 إلى 100 بالمائة. هناك استثناء عندما تصل درجات الحرارة إلى عتبة معينة أعلى من مستوى درجة الحرارة المثلى. عندما يحدث هذا ، فإن عوامل الجذب بين الجزيئات التي تحافظ على أشكال البروتينات تنكسر ويتغير شكل جزيء الإنزيم. يؤدي هذا إلى انخفاض ارتباط المواد المتفاعلة وانخفاض كبير في نشاط الإنزيم. في هذه المرحلة ، يُقال إن الإنزيم قد تغير طبيعته. يتم تغيير طبيعة العديد من الإنزيمات عندما تتجاوز درجات الحرارة 40 إلى 50 درجة مئوية (104 إلى 122 فهرنهايت). درجات الحرارة شديدة البرودة تؤدي أيضًا إلى إبطاء معدل التفاعل بشكل ملحوظ.

إن تأثير درجة الحرارة على معدلات التفاعلات المحفزة بالإنزيم هو بالضبط سبب تبريد الطعام. تعمل بيئة الثلاجة الأكثر برودة على إبطاء التفاعلات المحفزة بالإنزيم والتي تؤدي إلى تلف الطعام. بالطبع ، يؤدي تجميد الطعام إلى إبطاء ردود الفعل هذه بشكل أكبر. تشمل العوامل الأخرى التي تؤثر على معدلات التفاعلات المحفزة بالإنزيم مساحة السطح ودرجة الحموضة والضوء.


N. A. Korotina ، "مقارنة نشاط إنزيم الأمعاء الدقيقة أثناء التعرض لدرجة حرارة محيطة عالية وبعد حقن هرمونات الغدة النخامية ،" ملخصات وقائع المؤتمر الثاني لعلماء وظائف الأعضاء في أوزبكستان [بالروسية] ، طشقند (1973) ، ص. 128.

S. N. Safarova ، "تأثير التعرض لدرجة حرارة محيطة عالية ولضوء الشمس على نشاط إنزيم البنكرياس والأمعاء ،" ملخص المؤلف لأطروحة المرشح ، طشقند (1967).

A. M. Ugolev و N.N. Iezuitova ، "تحديد نشاط الإنفرتيز و disaccharidases الأخرى" ، في: التحقيق في الجهاز الهضمي في الإنسان [بالروسية] ، لينينغراد (1969) ، ص. 192.

A. M. Ugolev و N. M. Timofeeva ، "تحديد نشاط الببتيداز ،" في: التحقيق في الجهاز الهضمي في الإنسان [بالروسية] ، لينينغراد (1969) ، ص. 178.

A. M. Ugolev و M. Yu. Chernyakhovskaya ، "تحديد المراحل النهائية للتحلل المائي للدهون الثلاثية" ، في: التحقيق في الجهاز الهضمي في الإنسان [بالروسية] ، لينينغراد (1969) ، ص. 183.

AM Ugolev ، NM Timofeeva ، NN Iezuitova ، وآخرون ، "التغييرات في التلامس (الغشاء) الهضم أثناء تعرض الكائن الحي لعوامل الإجهاد" ، في: مشاكل في الوقاية من أمراض الجهاز الهضمي وعلاجها [بالروسية] تشيرنوفتسي (1970) ، ص. 328.

سي فيسك وجيه سوبارو ، استشهد بهما. A. M. Ugolev ، Contact Digestion ، عمليات Polysubstrate ، التنظيم والتنظيم [بالروسية] ، Nauka ، Leningrad (1972).


ما هو تأثير درجة الحرارة على نشاط الانزيم؟

كلما ارتفعت درجة الحرارة ، زاد معدل تفاعل الإنزيم ، حيث يزداد وينتج الحرارة. لديها درجة حرارة مثالية حيث تعمل بشكل أفضل عند 37 إلى 40 درجة مئوية ، ولكن بعد 40 درجة مئوية ، يتم تغيير طبيعة الإنزيم ولم يعد يعمل بشكل صحيح ، خاصة في الحيوانات.

عندما ترتفع درجة الحرارة ، يكون هناك تصادمات أكثر نشاطًا بين الإنزيمات داخل التفاعل. سيزداد أيضًا عدد هذه في الدقيقة ، جنبًا إلى جنب مع حرارة الجزيئات.

تم إجراء العديد من التجارب في المعامل في جميع أنحاء العالم ، لاختبار نتائج أنشطة الإنزيم. لقد توصلوا إلى بعض الإجابات الرائعة ، والتي تساعد في تقديم دليل على علم الأحياء وكيفية عمل أجسامنا وكذلك أجسام الحيوانات والنباتات.

غالبًا ما تتم معظم تفاعلات الإنزيم في درجة حرارة أقل من 40 درجة مئوية لمنحها كفاءة جيدة وعدم تغيير طبيعتها. إذا تم تغيير طبيعتها ، فإنها تتلف ولن تتناسب مع بعضها البعض لخلق رد فعل.

يمكن تخزين الإنزيمات عند درجة 5 مئوية أو أقل ، على الرغم من أن بعضها يفقد فعاليته إذا أصيب بالبرودة الشديدة. هذا هو السبب في أن البشر ومعظم الحيوانات لا يمكن أن يصابوا بالبرد الشديد أو السخونة الشديدة ، فوق 40 درجة مئوية ، حيث أنه يفسد العديد من الإنزيمات داخل الجسم ، وبالتالي يتوقف عن وظائفه.

سيؤدي هذا إلى مرض خطير وحتى الموت. من المهم إبقاء الجسم عند درجة حرارة مثالية تبلغ حوالي 37 درجة مئوية حتى يعمل بشكل أفضل ، ويحافظ على لياقته وصحته.

يمكن أن تؤثر درجة الحرارة على الكثير من العوامل المختلفة ، وبالتالي فإن تأثيرها على نشاط الإنزيم معقد للغاية. إنه يؤثر على سرعات الجزيئات ، وطاقة التنشيط للتفاعل الحفزي والاستقرار الحراري للإنزيم والركيزة.

في درجات الحرارة المنخفضة (على سبيل المثال حوالي 0 درجة مئوية) يكون معدل تفاعل الإنزيم بطيئًا جدًا. تمتلك الجزيئات طاقة حركية منخفضة ويكون التصادم بينها أقل تواترًا وحتى إذا تصادمت الجزيئات لا تمتلك الحد الأدنى من طاقة التنشيط المطلوبة لحدوث التفاعل. يمكن القول أن الإنزيمات يتم تعطيلها في درجات حرارة منخفضة.

تؤدي الزيادة في درجة الحرارة إلى زيادة نشاط الإنزيم لأن الجزيئات تمتلك الآن طاقة حركية أكبر. معدل نشاط الإنزيم هو الأعلى بين 0-40 درجة مئوية وهذه الزيادة خطية تقريبًا.

بعد 40 يبدأ معدل التفاعل في الانخفاض. هذا لأن الزيادة في درجة الحرارة بعد 40 لا تزيد من الطاقة الحركية للإنزيم ولكنها بدلاً من ذلك تعطل القوى التي تحافظ على شكل الجزيء. يتم تغيير طبيعة جزيئات الإنزيم تدريجيًا مما يؤدي إلى تغيير شكل الموقع النشط. درجات الحرارة فوق 65 درجة مئوية تفسد تماما الانزيمات.

هناك بعض الإنزيمات المعروفة باسم "الكائنات القاسية" الموجودة في الكائنات الحية المحبة للحرارة. يحتفظون بالنشاط عند 80 درجة مئوية.


ما هي تأثيرات تعرض الانزيم لدرجات حرارة عالية؟ - مادة الاحياء

ملخص بالنسبة للأجنة والضفادع الصغيرة من أنواع البرمائيات ، يمكن أن يكون التعرض للأشعة فوق البنفسجية - ب (UVBR) مميتًا ، أو يسبب مجموعة متنوعة من التأثيرات شبه المميتة. تعمل درجات الحرارة المنخفضة على تعزيز التأثيرات الضارة لـ UVBR وهذا على الأرجح لأن العمليات التي يتوسطها الإنزيم المتضمنة في إصلاح الضرر الناجم عن UVBR تعمل بشكل أقل فعالية في درجات الحرارة المنخفضة. ما إذا كانت عمليات الإصلاح هذه معطلة أيضًا ، وبالتالي فإن الآثار السلبية للأشعة فوق البنفسجية المحسنة بالمثل ، في درجات الحرارة المرتفعة غير معروفة ، ولكنها مسألة ذات صلة بيئيًا يجب طرحها نظرًا لأن الكائنات الحية التي تعيش في البيئات التي تتقلب فيها درجة الحرارة على نطاق واسع على مقياس زمني يومي من المحتمل لتجربة جرعات عالية من الأشعة فوق البنفسجية عند ارتفاع درجات الحرارة. قمنا هنا بفحص الاعتماد الحراري لتأثيرات الأشعة فوق البنفسجية في سياق نظام درجة الحرارة والأشعة فوق البنفسجية المتذبذبة ذات الصلة بيئيًا لاختبار الفرضية القائلة بأن التعرض لمستويات ذروة الأشعة فوق البنفسجية في حين تكون درجة الحرارة مرتفعة (35 درجة مئوية) أكثر ضررًا للجنين واليرقات. Limnodynastes peronii من التعرض لأعلى مستويات الأشعة فوق البنفسجية في حين أن درجة الحرارة معتدلة (25 درجة مئوية). الأجنة التي تعرضت لأعلى مستويات الأشعة فوق البنفسجية عند 35 درجة مئوية تفقس بعد 10 ساعات من تلك التي تعرضت لأعلى مستويات الأشعة فوق البنفسجية عند 25 درجة مئوية ، وكما كانت الضفادع الصغيرة ، كانت أصغر وبالتالي تسبح بشكل أبطأ ، ولكن في بيئة بها حيوانات مفترسة ، لم تظهر أي فرق في البقاء على قيد الحياة زمن. كما لم يكن هناك تأثير للمعالجة التجريبية على نجاح فقس الأجنة ، ولا على بقاء الضفادع الصغيرة بعد الفقس. وبالتالي ، فإن هذه النتائج ليست قوية بما يكفي لدعم فرضيتنا القائلة بأن درجات الحرارة المرتفعة تعزز الآثار السلبية للأشعة فوق البنفسجية في البرمائيات الجنينية واليرقية.


لماذا تتوقف الإنزيمات عن العمل في درجات حرارة عالية؟

الإنزيمات محفزات بيولوجية. هذا يعني أنها تحفز التفاعلات الكيميائية في الجسم. لفهم سبب توقفهم عن العمل ، يجب عليك أولاً إلقاء نظرة على الهيكل. الإنزيمات عبارة عن بروتينات تتكون من هياكل أولية وثانوية وثالثية لإعطاء شكلها النهائي المعقد. يتكون الهيكل الأساسي من سلسلة من الأحماض الأمينية. يتكون الهيكل الثانوي من روابط هيدروجينية بين الأحماض الأمينية ، والبنية الثلاثية هي بنية ثلاثية الأبعاد تنتجها تداخلات السلاسل الجانبية للأحماض الأمينية.

الروابط والتداخلات المكونة للبنية الترابية للإنزيم حساسة للحرارة. في درجات حرارة مختلفة ، يمكن أن تتغير هذه الروابط. إذا تم استخدام إنزيم في الجهاز الهضمي للإنسان (مثل الأميلاز) ، فإنه يعمل بشكل أفضل في درجة حرارة الجسم البالغة 37 درجة. في درجات الحرارة المرتفعة ، ستتغير روابط الإنزيم وتتغير بنية الإنزيم. هذا يعني أن الموقع النشط (حيث تتفاعل الركائز) ، سيكون شكلًا مختلفًا. لن تتناسب الركائز مع هذا الشكل الجديد ، وبالتالي لن يعمل الإنزيم بعد الآن. إنه مشوه.


تأثير درجة الحرارة على التفاعل المحفز بالإنزيم

هدف

لاستقصاء تأثير درجة الحرارة على المعدل الأولي للتفاعل المحفز بالإنزيم.

متغير مستقل

درجة حرارة كل محلول إنزيم (سيتم استخدام الحمامات المائية عند 10 درجات مئوية و 20 درجة مئوية و 30 درجة مئوية و 40 درجة مئوية و 50 درجة مئوية)

المتغير التابع

الوقت المستغرق حتى يتحول المحلول إلى اللون الوردي (يُقاس بالثواني باستخدام ساعة توقيت)

متغيرات التحكم

  • حجم محلول الإنزيم - سيتم استخدام 1 سم مكعب من محلول إنزيم الليباز في كل مرة ، ويتم قياسه باستخدام حقنة
  • حجم الحليب - 5 سم مكعب من الحليب سيتم استخدامه في كل مرة ، ويتم قياسه باستخدام اسطوانة قياس
  • سيتم استخدام حجم محلول كربونات الصوديوم - 7 سم مكعب من المحلول في كل مرة ، ويتم قياسه باستخدام أسطوانة قياس
  • تمت إضافة حجم الفينول فثالين - ستضاف 5 قطرات في كل مرة باستخدام ماصة
  • لون الحل - سيتم إيقاف ساعة الإيقاف في كل مرة عندما يكون المحلول عديم اللون تمامًا

ادوات

  • حمامات الماء
  • حليب (كامل الدسم)
  • الفينول فثالين
  • 5٪ محلول ليباز
  • 0.05 م محلول كربونات الصوديوم
  • حمامات الماء الساخن
  • رفوف أنبوب الاختبار
  • ميزان الحرارة
  • 5 أكواب
  • 5 أنابيب اختبار
  • قلم
  • اسطوانة القياس
  • ماصة
  • حقنة
  • الزجاج قضيب
  • ساعة التوقيف

مراقبة

يمكن أن يتضمن الإعداد تنفيذ التفاعل وتوقيته في درجة حرارة الغرفة كعنصر تحكم سلبي. يمكن بعد ذلك مقارنة النتائج بهذا المعيار.

طريقة

  1. قم بإعداد الحمامات المائية عند 10 درجات مئوية و 20 درجة مئوية و 30 درجة مئوية و 40 درجة مئوية و 50 درجة مئوية ووضع دورق من الليباز يحتوي على حقنة 2 سم 3 في كل حمام مائي.
  2. ضع ملصقًا على أنبوب الاختبار بدرجة الحرارة المراد فحصها.
  3. أضف 5 قطرات من الفينول فثالين إلى أنبوب الاختبار.
  4. قم بقياس 5 سم 3 من الحليب باستخدام أسطوانة قياس وأضفها إلى أنبوب الاختبار.
  5. قم بقياس 7 سم 3 من محلول كربونات الصوديوم باستخدام أسطوانة قياس أخرى وأضفها إلى أنبوب الاختبار. يجب أن يكون الحل وردي.
  6. ضع مقياس حرارة في أنبوب الاختبار. توخ الحذر لأن المعدات يمكن أن تنهار.
  7. ضع أنبوب الاختبار في حمام مائي واتركه حتى تصل المحتويات إلى نفس درجة حرارة الحمام المائي.
  8. قم بإزالة الترمومتر من أنبوب الاختبار واستبدله بقضيب زجاجي.
  9. استخدم المحقنة 2 سم 3 لقياس 1 سم 3 من الليباز من الدورق في الحمام المائي لدرجة الحرارة التي تقوم بفحصها.
  10. أضف الليباز إلى أنبوب الاختبار وابدأ ساعة الإيقاف.
  11. قلب محتويات أنبوب الاختبار حتى يفقد المحلول لونه الوردي. أوقف الساعة ولاحظ الوقت في جدول مناسب للنتائج.

النتائج وحسابات أمبير

يمكن عمل رسم بياني حيث يمكن رسم المعدل الأولي (1 / T) على المحور الصادي ودرجة الحرارة على المحور السيني. يجب أن تشاهد رسمًا بيانيًا مشابهًا لهذا:

يمكن أيضًا حساب قيمة Q10 لهذا التفاعل باستخدام البيانات الأقل من درجات الحرارة المثلى. معادلة Q10 كالتالي:

(معدل التفاعل عند درجة الحرارة + 10 درجة مئوية) ÷ (معدل التفاعل عند درجة الحرارة T)

تعني قيمة 2 في Q10 أنه مقابل كل زيادة بمقدار 10 درجات مئوية ، يتضاعف المعدل الأولي. وبالمثل ، تعني القيمة 3 أن كل زيادة بمقدار 10 درجات مئوية تضاعف المعدل الأولي وما إلى ذلك. يعمل هذا الخصم فقط مع درجات حرارة تصل إلى درجة الحرارة المثلى.

استنتاج

تشير ذروة الرسم البياني إلى درجة الحرارة المثلى. يحدث هذا عندما تمتلك الإنزيمات أكبر قدر من الطاقة الحركية التي يمكن أن تحصل عليها مع الحفاظ على بنية البروتين الخاصة بها. في هذه المرحلة ، تعمل الإنزيمات بكفاءة وفعالية أكبر.

بعد درجة الحرارة المثلى ، يبدأ هيكل البروتين في التغير. تتغلب كميات كبيرة من الطاقة الحركية على الروابط الهيدروجينية في الهياكل الثلاثية والثانوية للبروتينات. يؤدي هذا إلى تغيير شكل الإنزيم وبالتالي تغيير شكل الموقع النشط أيضًا. لهذا السبب ، يمكن أن يرتبط عدد أقل من الركائز لتشكيل مجمعات ركيزة إنزيمية. هذا هو السبب في أن زيادة درجة الحرارة إلى ما بعد نقطة معينة يؤدي إلى إبطاء معدل التفاعل.


2 لطيف ومريح

الإنزيمات ، مثل أي بروتينات أخرى ، لها أشكال ثلاثية الأبعاد محددة لا توجد إلا في درجات حرارة معينة تجدها مريحة. تحافظ إنزيمات الجسم البشري على شكلها ونشاطها الطبيعي عند درجة حرارة الجسم الطبيعية ، حوالي 37.5 درجة مئوية. تؤدي زيادة درجة الحرارة إلى زيادة سرعة اهتزاز الذرات داخل الإنزيم. يتسبب الاهتزاز الزائد في حدوث التفاعلات بين الجزيئات التي تجعل الشكل ثلاثي الأبعاد للإنزيم ينهار ، مما يتسبب في تغيير الإنزيم لشكله ، بما في ذلك شكل موقعه النشط. وبالتالي ، يتم إلغاء نشاط الإنزيم تمامًا بسبب الغليان. معظم الإنزيمات الحيوانية تفسد أو تنفتح ، بدءًا من 40 درجة مئوية.


مناقشة:

بناءً على التجربة المذكورة أعلاه ، تم إثبات تأثير تراكيز مختلفة من الإنزيم على سرعة التفاعل بنجاح. تم رسم خمسة رسوم بيانية بناءً على النتائج التي تم الحصول عليها في التجربة لإظهار البيانات بطريقة أوضح وتوفر وسيلة أفضل للتحليل. أظهرت النتائج أن معدل التأثير يزداد بزيادة تركيز الإنزيم. في هذه التجربة ، يمكن استخدام البطاطس كطريقة للحصول على التحفيز. تم رسم الرسوم البيانية الأربعة الأولى التي توضح غاز الأكسجين الذي تم تطويره مع مرور الوقت بناءً على كتلة معينة من البطاطس المخلوطة المستخدمة. يتم قياس معدل التأثير الأصلي من كل رسم بياني عن طريق الحصول على تدرج الرسم البياني. يتم رسم خطوط متوقعة على كل رسم بياني. بشكل عام ، كلما زاد الوقت الذي يستغرقه الوقت الكافي ، زادت كمية غاز الهواء المتطور. في البداية ، تظهر جميع الرسوم البيانية زيادة سريعة ، والسرعة تتباطأ حيث يتم تغيير بعض الركائز إلى منتجات. بالنسبة للركيزة عند 1 و 2 جم من البطاطس المثنية المستخدمة ، وصل الحد الأقصى لحجم غاز الهواء المتطور في غضون 300 ثانية فقط ويتم الحصول على هضبة. ذلك لأن التأثير قد اكتمل لجميع الركائز. من الناحية النظرية ، يجب أن يتطلب الحجم الأقصى من غاز الهواء المنطلق وقتًا أقصر مقارنة بـ 1 جرام و 2 جرام من البطاطس حيث يمكن العثور على موقع أكثر نشاطًا. ومع ذلك ، داخل 3 و 4 جم من البطاطس المخلوطة التي تتفاعل ، يكافح مستوى الأكسجين الأقصى في غضون 300 ثانية. ربما يرجع ذلك إلى بعض الأخطاء التي أجريت خلال الاختبار ، لا سيما بسبب رد الفعل القوي والسريع وعلى طول طريق تغيير الأنبوب المتدرج. سيتم مراجعة الأخطاء لاحقًا. يتم أخذ المعدل الأصلي في الاعتبار لأن سرعة التفاعل تكون سريعة حيث أن التصادم بين الركيزة والإنزيم هو الأفضل. قد لا تكون سرعة التفاعل موثوقة للمقارنة بين البيانات إذا تم استخدام القراءات في منتصف التجربة لأن بعض التفاعلات وصلت إلى أقصى معدل. معدل الاستجابة الأصلي لبيروكسيد الهيدروجين مع 1 جم ، 2 جم ، 3 جم و 4 جم من البطاطس المخلوطة هو 0. 0611 ، 0. 2895 ، 0. 6579 و 0.7000 سم 3 / ثانية على التوالي.

يتم بعد ذلك تجميع المعدل الأساسي للتفاعلات لجميع اختباراتك في الرسم البياني الخامس. يوضح هذا صورة أوضح لنتيجة انتباه الركيزة على سرعة التفاعل. في المقام الأول ، يمكن أن تكون هناك زيادة في وتيرة الاستجابة عندما تزداد كتلة البطاطس المخلوطة. وذلك لأن الزيادة في تركيز الإنزيم توفر موقعًا أكثر نشاطًا لربط الركيزة. بعد ذلك ، يصبح منحدر التجميع المتزايد أقل حدة مع زيادة الاهتمام بالإنزيم. ذلك لأن الموقع النشط قد احتلته الركائز أو يقال إنه مشبع حيث لا يكون للزيادة في الركيزة أي تأثير إضافي على سرعة التفاعل. نظريًا ، يجب أن يصل الرسم البياني إلى السرعة القصوى حيث تحدث الهضبة في الرسم البياني. ومع ذلك ، في هذه التجربة ، لم يتم عرض الهضبة لأنه على الأرجح أن تركيز الإنزيم ليس مرتفعًا بما يكفي للارتباط بكل أو أي 3. 0٪ من ركيزة بيروكسيد الهيدروجين.

ومع ذلك ، خلال الاختبار قد تحدث بعض الأخطاء التي قد لا يتم فيها الحصول على القيم الحقيقية بالضبط. بادئ ذي بدء ، هناك ميل كبير للقراءة التي تم الحصول عليها من محلول إزاحة الماء لتكون غير دقيقة خاصةً عندما تكون كمية غاز الأكسجين المحسنة أكثر من اللازم بحيث يتم ملء الأنبوب الأول المتدرج بالكامل بغاز الأكسجين ، لذلك عندما يتعين نقل أنبوب التوصيل إلى الأنبوب المتدرج التالي المُعد مسبقًا. قد تستغرق عملية نقل أنبوب التسليم بعض الوقت خاصةً إذا تم استخدام أنبوب توصيل بلاستيكي بدلاً من أنبوب توصيل زجاج النبيذ. سيؤدي هذا إلى هروب القليل من غاز الأكسجين إلى مياه الشرب من خلال هذه العملية. بعد ذلك ، قد تحدث مشكلة اختلاف المنظر أيضًا عند استخلاص القراءة من الأنبوب المتدرج على حجم غاز الهواء المتطور. هذا لأن غاز الهواء هو غاز عديم اللون ، حيث لا يمكن رؤية مستواه بوضوح في معايرة الأنبوب المتدرج. لتقليل الأخطاء ، تتكرر التجربة مرتين ويتم الحصول على القراءة المتوسطة. للمساعدة في زيادة دقة النتائج وموثوقيتها ، يمكن وضع قطعة من الصحيفة البيضاء خلف الأنبوب المتدرج لتسهيل القراءة. بعد ذلك ، يزداد الخطأ المحتمل إذا تم إجراء الاختبار بشكل فردي. ويرجع ذلك إلى محدودية قدرة الإنسان على تسجيل القراءة وفي نفس الوقت بالضبط المشاهدة خلال وقت كافٍ. قد تنشأ عدم الدقة. في مثل هذه الحالات ، يُفضل عمل زوجي في هذا الاختبار بين أوقات الزملاء والآخر يسجل القراءات التي تم الحصول عليها. بعد ذلك ، عندما تُسكب البطاطس المهروسة في أنبوب الغليان من طبق الوزن ، قد تبقى بعض البطاطس في طبق الوزن. لتقليل هذا الخطأ ، يمكن استخدام بضع قطرات من الماء المقطر لشطف طبق الوزن لضمان عدم وجود أي بقايا متبقية.

وبالتالي ، هناك بعض الاحتياطات التي يجب اتخاذها لزيادة صحة النتائج التي تم الحصول عليها. لكل تجربة ، يجب أن تكون البطاطس المستخدمة مهروسة أو مجمعة حديثًا. إذا تم تحضير البطاطس في صندوق ، فيجب إبقاء غطاء القدر مغلقًا بعد أن يتم إخراج الكتلة المرغوبة من البطاطس المخلوطة لكل تجربة. يجب منع تخطيط البطاطس المخلوطة في دورق معرض للهواء الجوي لأن الأكسدة ستظهر مما قد يؤثر على نشاط إنزيم الكاتلاز فيها. قد تؤدي التغييرات في الحدود مثل نطاق الحرارة أيضًا إلى حدوث تغييرات في الإنزيم. يتم استخدام البطاطس المخلوطة بدلاً من أقراص البطاطس بحيث تستجيب بشكل أسهل. يجب تقليل لزوجته بحيث يكون من الأفضل استخدامه. بعد ذلك ، يجب تخزين بيروكسيد الهيدروجين في حاوية غير شفافة لأنه يتحلل بسرعة عند تعرضه للضوء. يجب الحفاظ على غطاء الحاوية التي تحتوي على محلول بيروكسيد الهيدروجين مغلقًا بعد إخراج كل اختبار مطلوب باستخدام قطارة لأن الهواء في الهواء المحيط قد يؤكسد محتواه ويؤدي إلى عدم دقة النتائج. يتم استخدام محلول منظم لضمان بقاء الأس الهيدروجيني ثابتًا طوال التجربة. يتم استخدام محلول عازلة من محلول فوسفات الصوديوم حامض الستريك الذي يحتوي على الرقم الهيدروجيني 6. 8 لأن هذا هو الرقم الهيدروجيني المثالي لإنزيم الكاتلاز. علاوة على ذلك ، يفضل استخدام حمام ماء الشرب حيث قد يتغير نطاق الحرارة المحيطة خلال الاختبار. علاوة على ذلك ، نظرًا لأن سدادة السيليكون لأنبوب التسليم يجب أن تكون بنفس حجم أنبوب الغليان لضمان ملاءمة كل بداية أنبوب الغليان بما في ذلك الإنزيم والركيزة بإحكام ، يجب دفعها ولفها بعناية. كما سيتم فحصه من وقت لآخر للتأكد من عدم وجود تسرب مطلق للمنتج في شكل غازي إلى المحيط. إلى جانب ذلك ، يجب وضع الطرف الآخر المفتوح من أنبوب التسليم في الماء طوال الوقت حتى تتشكل فقاعة الغاز وترتفع إلى سطحها. يضمن وجود فقاعات الهواء استمرار اتصال سدادة السيليكون بأنبوب الغليان ما لم تتفاعل الركيزة والإنزيم تمامًا. لإصلاح إعداد الأنبوب المتدرج ، يمكن استخدام حامل معوجة ومشبك. إلى جانب ذلك ، يجب تحريك أنبوب الغليان بما في ذلك المواد المتفاعلة والإنزيم خلال الاختبار لضمان تفاعل الركيزة والإنزيم. قد يزيد هذا من معدل الاصطدام بين المواد المتفاعلة والإنزيمات ، وبالتالي يربط الوقت الذي يستغرقه رد الفعل حتى يكتمل.

خلال التجربة ، يجب الالتزام ببعض تدابير السلامة. نظرًا لأن الركيزة المستخدمة في هذا الاختبار وهي بيروكسيد الهيدروجين شديدة التآكل ، يجب استخدام قفاز السيليكون لحماية الجلد. بعد استخدام بيروكسيد الهيدروجين ، يجب التخلص منه وعدم إعادته إلى حاويات التخزين لأن أي ملوثات قد تؤدي إلى التحلل وقد يحدث انفجار. يجب العناية بالبطاطس المجمعة بعناية لأنها ستؤدي إلى تفاقم بشرة بعض الناس. يجب وضع سترة المختبر عليها. يجب التعامل مع الأواني القدح وأنبوب التوصيل المستخدم بحذر لأنها هشة.


شاهد الفيديو: شرح العوامل المؤثرة على عمل الإنزيمات الحرارة وال PH (أغسطس 2022).