فيديو السؤال: شرح تأثير درجات الحرارة المنخفضة على معدل التفاعلات المحكومة بالإنزيمات الأحياء • الصف الأول الثانوي

نسخة الفيديو النصية

لماذا يحدث معظم التفاعلات المحكومة بالإنزيمات ببطء في درجات الحرارة المنخفضة؟ درجات الحرارة المنخفضة تعني أن طاقة وضع المرونة للجزيئات أقل؛ ولذلك لا ترتبط كثيرًا. درجات الحرارة المنخفضة تعني أن طاقة حركة الجزيئات أكبر؛ ولذلك تتصادم كثيرًا. هذا غير صحيح؛ لأن معظم التفاعلات المحكومة بالإنزيمات يحدث بسرعة في درجات الحرارة المنخفضة. درجات الحرارة المنخفضة تعني أن طاقة حركة الجزيئات أقل؛ ولذلك لا تتصادم كثيرًا.

السؤال هنا هو: لماذا تكون التفاعلات التي تتضمن إنزيمات بطيئة بشكل خاص في درجات الحرارة المنخفضة؟ الإنزيمات عوامل حفازة حيوية تزيد من معدل التفاعل دون أن تستهلك.

لنبدأ باستعراض كيف يمكن للإنزيمات أن تحفز أو تسرع معدل التفاعلات الكيميائية. في التفاعلات المحكومة بالإنزيمات، تتحول الركيزة أو الركائز إلى ناتج أو نواتج. يمثل الشكل الأزرق إنزيمًا. الركيزة، أي الشكل الوردي فوقه، ستصطدم به وترتبط به في منطقة على سطحه تسمى الموقع النشط للإنزيم. يتميز الموقع النشط للإنزيم بشكل مكمل لجزيء ركيزة محدد. ومن ثم، فإن هذا الجزيء وحده يمكنه الارتباط به. عندما ترتبط ركيزة بموقع نشط لأحد الإنزيمات، فإنها تكون مركبًا من الإنزيم والركيزة. ومن ثم تتحرر النواتج من الموقع النشط للإنزيم. ويكون الإنزيم جاهزًا لتحفيز تفاعل آخر.

تتحرك جزيئات الإنزيمات والركائز عند درجات الحرارة المنخفضة، لكنها لا تتحرك بسرعة كبيرة، وهو ما تشير إليه الأسهم الصغيرة عند كل جزيء. وسبب هذا هو أن طاقة حركة الجزيئات تكون منخفضة في درجات الحرارة المنخفضة. وتشير السرعة المنخفضة للجزيئات إلى أن معدل اصطدام الركائز مع المواقع النشطة للإنزيمات يكون منخفضًا أيضًا. يمكنك أن ترى في هذا المثال أن ركيزة واحدة فقط اصطدمت بموقع نشط لأحد الإنزيمات لتكوين مركب من الإنزيم والركيزة. هذا يعني أنه على مدار هذه الفترة الزمنية التي مقدارها ثانية واحدة، تكونت مجموعة واحدة من النواتج.

كلما زادت درجة الحرارة، زادت طاقة حركة جزيئات الركائز والإنزيمات. ومن ثم، تتحرك هذه الجزيئات بسرعة أكبر، ويشار إلى ذلك بالأسهم الطويلة عند كل جزيء. وهذا يعني أن الركيزة تصطدم بنجاح بالموقع النشط للإنزيم بمعدل أكبر. ويؤدي ذلك إلى تكوين المزيد من مركبات الركائز والإنزيمات، بالإضافة إلى إطلاق مزيد من النواتج خلال هذه الفترة الزمنية التي مقدارها ثانية مقارنة بدرجات الحرارة الأقل.

كلما زاد عدد النواتج المتكونة، زاد معدل التفاعلات المحكومة بالإنزيمات. دعونا نر كيف سيبدو ذلك على تمثيل بياني. يمكنك أن ترى من التمثيل البياني أنه عندما تكون درجة الحرارة منخفضة، يكون معدل التفاعل منخفضًا أيضًا. لكن مع ارتفاع درجة الحرارة إلى حوالي 40 درجة سلزية، يزداد معدل التفاعل أيضًا. وسبب هذا هو أن طاقة حركة جزيئات الإنزيمات وجزيئات الركائز تكون أكبر.

دعونا نستعرض الخيارات ونستبعد الخيارات غير الصحيحة. إن نوع الطاقة التي تتحكم في سرعة جزيئات الركائز وجزيئات الإنزيمات، ومن ثم في معدل التفاعلات المحكوم بالإنزيمات، هي طاقة الحركة. إذن، فإن الخيار الذي يشير إلى طاقة وضع المرونة غير صحيح. كما أوضحنا في التمثيل البياني هنا، تزداد طاقة حركة جزيئات الركائز وجزيئات الإنزيمات عند درجات الحرارة المرتفعة. ومن ثم، فإن الخيار الذي يشير إلى أن انخفاض درجة الحرارة ينتج عنه طاقة حركة أكبر؛ غير صحيح.

يمكننا أن نلاحظ من التمثيل البياني أنه عندما تكون درجة الحرارة منخفضة، يكون معدل التفاعلات المحكومة بالإنزيمات منخفضًا كذلك. هذا يعني أن الخيار الذي ينص على أن التفاعلات تحدث سريعًا في درجات الحرارة المنخفضة غير صحيح أيضًا؛ لأننا نعرف أنه في درجات الحرارة المنخفضة تحدث التفاعلات ببطء. وهكذا يمكننا استنتاج أن السبب الذي يجعل معظم التفاعلات المحكومة بالإنزيمات يحدث ببطء عند درجة الحرارة المنخفضة هو أن درجة الحرارة الأقل تعني أن الجزيئات لها طاقة حركة أقل. وبناء عليه، فهي لا تتصادم كثيرًا.