Science >> Wetenschap & Ontdekkingen >  >> Chemie

Waarom kunnen levende cellen geen grote hoeveelheden warmte gebruiken om chemische reacties te versnellen?

Levende cellen kunnen om verschillende redenen geen grote hoeveelheden warmte gebruiken om chemische reacties te versnellen:

1. Schade aan cellulaire componenten:

* eiwitten: Overmatige hitte denatures eiwitten, waardoor ze hun vorm en functionaliteit verliezen. Dit verstoort essentiële cellulaire processen zoals enzymactiviteit, membraantransport en DNA -replicatie.

* DNA: Hoge temperaturen kunnen DNA beschadigen, wat leidt tot mutaties en celdood.

* lipiden: Celmembranen zijn gemaakt van lipiden, die kunnen smelten en disfunctioneel worden bij hoge temperaturen.

2. Water's rol:

* koken: Water is cruciaal voor cellulaire functie. Het verhogen van de te hoog temperatuur zou ervoor zorgen dat water kookt, waardoor de waterige omgeving wordt verstoord die cellen nodig hebben om te overleven.

* Verdamping: Zelfs voordat je kookt, kan overmatige warmte leiden tot overmatige verdamping van water, verder beschadigende cellen.

3. Energie -inefficiëntie:

* Hoge energiekosten: Het genereren en behouden van hoge temperaturen in cellen vereist een aanzienlijke hoeveelheid energie, waardoor het energetisch inefficiënt is.

* verspilde energie: De meeste van de gegenereerde hitte zou verloren gaan aan de omgeving, waardoor het een slechte manier is om energie te richten op specifieke reacties.

4. Regulering en controle:

* Nauwkeurige controle: Levende cellen moeten een strak gereguleerde interne omgeving behouden. Hoge temperaturen zouden het moeilijk maken om de snelheid van specifieke reacties te regelen en homeostase te behouden.

* specificiteit: Cellen gebruiken enzymen om reacties met een hoge specificiteit te katalyseren. Enzymen werken optimaal bij specifieke temperaturen en overmatige warmte kan deze delicate balans verstoren.

In plaats van warmte gebruiken cellen enzymen:

* Lagere activeringsenergie: Enzymen fungeren als katalysatoren, waardoor de vereiste activeringsenergie wordt verlaagd voor het optreden van reacties, waardoor ze bij normale temperaturen effectief worden versneld.

* specificiteit: Enzymen zijn zeer specifiek, waardoor cellen een breed scala aan biochemische processen kunnen regelen en reguleren.

Samenvattend, hoewel warmte reacties kan versnellen, wegen de aflegging van het gebruik van overmatige warmte voor cellulaire processen zwaarder dan de voordelen. Levende cellen vertrouwen op enzymen en andere geavanceerde mechanismen om chemische reacties te reguleren en hun delicate interne omgeving te behouden.