Q10 (температурный коэффициент) - Q10 (temperature coefficient)

График, иллюстрирующий зависимость скорости химических реакций и различных биологических процессов от температуры для нескольких различных Q₁₀ температурные коэффициенты. Соотношение скоростей при повышении температуры на 10 градусов (отмечено точками) равно Q₁₀ коэффициент.

В Q₁₀ температурный коэффициент является мерой скорости изменения биологической или химической системы в результате увеличения температура на 10 ° C. Есть много примеров, когда Q₁₀ используется, один из которых - расчет скорость нервной проводимости а другой вычисляет скорость сжатия мышечные волокна. Его также можно применить к химические реакции и многие другие системы.

В Q₁₀ рассчитывается как:

${displaystyle Q_{10}=left({frac {R_{2}}{R_{1}}}ight)^{10,^{circ }mathrm {C} /(T_{2}-T_{1})}}$

куда

р это скорость

Т это температура в Цельсия степени или кельвин.

Переписывая это уравнение, предположение, лежащее в основе Q₁₀ в том, что скорость реакции р экспоненциально зависит от температуры:

${displaystyle R_{2}=R_{1}~Q_{10}^{(T_{2}-T_{1})/10,^{circ }mathrm {C} }}$

Q₁₀ является безразмерной величиной, так как это фактор, на который изменяется скорость, и является полезным способом выразить температурную зависимость процесса.

Для большинства биологических систем Q₁₀ значение составляет от ~ 2 до 3.^[1]

Q₁₀ коэффициент и производительность мышц

Влияние температуры на фермент Мероприятия. Вверху - повышение температуры увеличивает скорость реакции (Q₁₀ коэффициент). Средний - доля свернутого и функционального фермента снижается выше его денатурация температура. Внизу - следовательно, оптимальная для фермента скорость реакции находится при промежуточной температуре.

Температура мышцы оказывает значительное влияние на скорость и силу сокращения мышц, при этом производительность обычно снижается при понижении температуры и увеличивается при повышении температуры. В Q₁₀ Коэффициент представляет собой степень температурной зависимости мышцы, измеряемой скоростью сокращения. А Q₁₀ 1,0 указывает на тепловую независимость мышцы, тогда как увеличение Q₁₀ значение указывает на возрастающую тепловую зависимость. Значения менее 1,0 указывают на отрицательную или обратную тепловую зависимость, то есть снижение работоспособности мышц при повышении температуры.^[2]

Q₁₀ значения для биологических процессов меняются в зависимости от температуры. Снижение температуры мышц приводит к существенному снижению работоспособности мышц, так что снижение температуры на 10 градусов по Цельсию приводит как минимум к 50% снижению работоспособности мышц.^[3] Люди, упавшие в ледяную воду, могут постепенно потерять способность плавать или хвататься за страховочные веревки из-за этого эффекта, хотя другие эффекты, такие как мерцательная аритмия являются более непосредственной причиной смерти от утопления. При некоторой минимальной температуре биологические системы вообще не работают, но производительность увеличивается с повышением температуры (Q₁₀ 2-4) до максимального уровня производительности и тепловой независимости (Q₁₀ 1,0-1,5). При постоянном повышении температуры производительность быстро снижается (Q₁₀ 0,2-0,8) до максимальной температуры, при которой вся биологическая функция снова прекращается.^[4]

У позвоночных разные активности скелетных мышц имеют соответственно разные тепловые зависимости. Скорость сокращения и расслабления мышц зависит от температуры (Q₁₀ 2,0–2,5), тогда как максимальное сокращение, например тетаническое сокращение, термически не зависит.^[5]

Мышцы некоторых экзотермических видов. например, акулы демонстрируют меньшую тепловую зависимость при более низких температурах, чем эндотермические виды. ^[3][6]

Смотрите также

• Уравнение Аррениуса
• Заговор Аррениуса
• Изотонический (физиология упражнений)
• Изометрические упражнения
• Скелетно-поперечно-полосатая мышца
• Тетаническое сокращение

Рекомендации

1. Reyes, A.B .; Pendergast, J.S .; Ямазаки, С. (2008). «Периферические циркадные осцилляторы млекопитающих имеют температурную компенсацию». J. Biol. Ритмы. 23: 95–98. Дои:10.1177/0748730407311855. ЧВК  2365757. PMID  18258762.
2. Беннетт А.Ф. (1984). «Температурная зависимость функции мышц». Являюсь. J. Physiol. 247: R217 – R229. PMID  6380314.
3. Дебан, Стивен М .; Лаппин, А. Кристофер (2011). «Тепловое воздействие на динамику и моторный контроль при захвате баллистической добычи жабами: поддержание высоких показателей при низкой температуре». Журнал экспериментальной биологии. 214 (8): 1333–1346. Дои:10.1242 / jeb.048405. PMID  21430211.
4. Беннетт, А.Ф. (1990). «Температурная зависимость двигательной способности». Являюсь. J. Physiol. 259 (2 балла 2): R253 – R258. Дои:10.1152 / ajpregu.1990.259.2.R253. PMID  2201218.
5. Беннетт А.Ф. (1985). «Температура и мышцы». J. Exp. Биол. 115: 333–344. PMID  3875678.
6. Donley, J.M .; Shadwick, R.E .; Sepulveda, CA; Сайм, Д.А. (2007). «Температурная зависимость сократительных свойств аэробной локомоторной мышцы у леопардовой акулы и акулы мако с коротким плавником». J. Exp. Биол. 210 (7): 1194–1203. Дои:10.1242 / jeb.02730. PMID  17371918.

7. Натанаилидес, К. (1996). Значительны ли изменения ферментативной активности мышц рыб при акклиматизации к холоду? Канадский журнал рыболовства и водных наук, 53 (10), 2333-2336. http://www.nrcresearchpress.com/doi/abs/10.1139/f96-184#.Wy-tu7hZrwchttps://doi.org/10.1139/f96-184

внешняя ссылка

• Температурный коэффициент (Q₁₀) Калькулятор