تأثير درجة الحرارة على نشاط الانزيم

في حين يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى زيادة معدل التفاعل المحفز إنزيمياً، فإن ذلك لا يتحقق إلا ضمن مجال محدود تماماً لدرجات الحرارة.

يزداد معدل التفاعل في البداية مع ارتفاع درجة الحرارة بسبب زيادة الطاقة الحركية للجزيئات المتفاعلة؛ ولكن تتجاوز الطاقة الحركية للإنزيم في نهاية الأمر حاجز الطاقة الخاص بتحطيم الروابط الهيدروجيتية والكارهة للماء الضعيفة التي تحافظ على بنيته الثانوية والثالثية. عند هذه الدرجة من الحرارة يسيطر التمسخ ويترافق مع نقص النشاط التحفيزي نتيجة لذلك. ويعتمد مجال الحرارة الذي يحافظ ضمنه الإنزيم على هيئته المستقرة والفعالة تحفيزياً على درجة حرارة الخلايا التي توجد فيها بوجه عام، وقد تتجاوزها قليلا. وتبدي الإنزيمات في الإنسان، الذي يحافظ. على درجة حرارة للجسم هي 37 درجة مئوية، استقرارا بوجه عام عند درجات تصل حتى 45-55 درجة مئوية. ومكن أن تكون الإنزيمات في الأحياء المجهرية التي توجد في الينابيع الحارة الطبيعية أو الأحواض الساخنة في المحيطات مستقرة في الدرجة 100 م أو أكثر.

يرمز للعامل الذي يزداد به معدل العملية البيولوجية مع ارتفاع درجة الحرارة بمقدار 10 درجات مئوية بالرمز Q10، أو ما يسمى معامل الحرارة Temperature coefficient ويتضاعف معدل الكثير من العمليات البيولوجية، مثل معدل تقلص القلب المستأصل، عند ارتفاع درجة الحرارة 10 م تقريبا (2 = Q10) ويشكل تغير معدلات الكثير من التفاعلات المحفزة إنزيمياً الذي يرافق ارتفاع درجة حرارة الجسم أو انخفاضها مظهراً أساسيا لبقاء (Survival) الأشكال الحية كالسحالي (Lizards) التي لا تحافظ على درجة حرارة ثابتة للجسم. وبالمقابل، تتحمل الكائنات ذات درجة الحرارة الثابتة (Homeothermic) كالإنسان تغيرات محدودة جدا في درجة حرارة الجسم. وبالنسبة إلى البشر، تكون تغيرات معدل التفاعلات بسبب تغير درجة الحرارة محدودة الأهمية الفيزيولوجية إلا في حالات الحمى أو انخفاض الحرارة.

بما أن ارتفاع عدد الجزيئات  التي تمتلك طاقة حركية كافية للتغلب على الحاجز الطاقي للتفاعلات يقدم خيارات فيزيولوجية قليلة الأهمية للكائنات ذات درجة الحرارة الثابتة، فكيف إذاً تزيد الإنزيمات معدلات التفاعل؟ يتركز اتجواب في قدرة الإنزيمات على إنقاص الحاجز الطاقي للتفاعلات وزيادة التراكيز الموضعية المتفاعلات.