Q 10 (температурный коэффициент)

Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален.
Найти источники: Температурный коэффициент "Q10" - новости · газеты · книги · ученый · JSTOR ( декабрь 2009 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

График температурной зависимости скорости химических реакций и различных биологических процессов для нескольких различных температурных коэффициентов Q10.

График, иллюстрирующий зависимость скорости химических реакций и различных биологических процессов от температуры для нескольких различных температурных коэффициентов Q ₁₀ . Соотношение скоростей при повышении температуры на 10 градусов (отмечено точками) равно коэффициенту Q ₁₀ .

Вопрос ₁₀ Температурный коэффициент является мерой температурной чувствительности на основе химических реакций. Повышение температуры на 10 единиц не влечет за собой удвоения или утроения скорости данного процесса, как это обычно предполагается в соответствующей литературе. ^[1]

Вопрос ₁₀ рассчитывается как:

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

где;

R - ставка

T - температура в градусах Цельсия или кельвинах .

Переписывая это уравнение, мы предполагаем, что Q ₁₀ заключается в том, что скорость реакции R экспоненциально зависит от температуры:

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

Q ₁₀ - безразмерная величина, так как это фактор, на который изменяется скорость, и это полезный способ выразить температурную зависимость процесса.

Для большинства биологических систем значение Q ₁₀ составляет от ~ 2 до 3. ^[1]

В производительности мышц [ править ]

Влияние температуры на активность ферментов . Вверху - повышение температуры увеличивает скорость реакции ( коэффициент Q ₁₀ ). В середине - доля свернутого и функционального фермента уменьшается выше температуры его денатурации . Внизу - следовательно, оптимальная скорость реакции фермента 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. Коэффициент Q ₁₀ представляет собой степень температурной зависимости мышцы, измеряемой скоростью сокращения. ^[2] Q ₁₀ 1.0 означает термическую независимость мышцы в то время как увеличение Q ₁₀ значение указывает на увеличение тепловой зависимость. Значения менее 1,0 указывают на отрицательную или обратную тепловую зависимость, т. Е. На снижение работоспособности мышц при повышении температуры. ^[3]

Значения Q ₁₀ для биологических процессов меняются в зависимости от температуры. Снижение температуры мышц приводит к значительному снижению работоспособности мышц, так что снижение температуры на 10 градусов по Цельсию приводит как минимум к 50% снижению работоспособности мышц. ^[4] Люди, упавшие в ледяную воду, могут постепенно терять способность плавать или хвататься за страховочные веревки из-за этого эффекта, хотя другие эффекты, такие как фибрилляция предсердий, являются более непосредственной причиной смерти от утопления. При некоторых минимальных температурах биологические системы не работают вообще, но производительность возрастает с повышением температуры ( Q ₁₀ из 2-4) до максимального уровня производительности и тепловой независимости ( Q ₁₀1,0-1,5). При продолжающемся повышении температуры производительность быстро снижается ( Q ₁₀ 0,2-0,8) до максимальной температуры, при которой все биологические функции снова прекращаются. ^[5]

У позвоночных разные активности скелетных мышц имеют соответственно разные тепловые зависимости. Скорость сокращений и расслаблений мышц зависит от температуры ( Q ₁₀ от 2,0 до 2,5), тогда как максимальное сокращение, например, тетаническое сокращение, не зависит от температуры. ^[6]

Мышцы некоторых экзотермических видов. например, акулы демонстрируют меньшую тепловую зависимость при более низких температурах, чем эндотермические виды ^[4]^[7]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

^ ^a ^b Рейес Б.А., Пендергаст Дж.С., Ямазаки С. (февраль 2008 г.). «Периферические циркадные осцилляторы млекопитающих имеют температурную компенсацию» . Журнал биологических ритмов . 23 (1): 95–8. DOI : 10.1177 / 0748730407311855 . PMC 2365757 . PMID 18258762 .
^ Mundim KC, Baraldi S, Мачадо HG, Виейра FM (2020-09-01). «Температурный коэффициент (Q10) и его применение в биологических системах: за пределами теории Аррениуса». Экологическое моделирование . 431 : 109127. дои : 10.1016 / j.ecolmodel.2020.109127 . ISSN 0304-3800 .
↑ Bennett AF (август 1984). «Температурная зависимость функции мышц». Американский журнал физиологии . 247 (2 балла 2): R217-29. DOI : 10.1152 / ajpregu.1984.247.2.R217 . PMID 6380314 .
^ a b Дебан С.М., Лаппин А.К. (апрель 2011 г.). «Тепловые эффекты на динамику и моторный контроль при захвате баллистической добычи жабами: поддержание высоких показателей при низкой температуре» . Журнал экспериментальной биологии . 214 (Pt 8): 1333–46. DOI : 10,1242 / jeb.048405 . PMID 21430211 .
Перейти ↑ Bennett AF (август 1990). «Температурная зависимость двигательной способности». Американский журнал физиологии . 259 (2 балла 2): R253-8. DOI : 10.1152 / ajpregu.1990.259.2.R253 . PMID 2201218 .
Перейти ↑ Bennett AF (март 1985). «Температура и мышцы». Журнал экспериментальной биологии . 115 : 333–44. PMID 3875678 .
^ Donley JM, Shadwick RE, СЕПУЛЬВЕДА CA, Сайм DA (апрель 2007). «Температурная зависимость сократительных свойств аэробной локомоторной мышцы у леопардовой акулы и короткоперой акулы мако» . Журнал экспериментальной биологии . 210 (Pt 7): 1194–203. DOI : 10,1242 / jeb.02730 . PMID 17371918 .

[:2-1] Рейес Б.А., Пендергаст Дж.С., Ямазаки С. (февраль 2008 г.). «Периферические циркадные осцилляторы млекопитающих имеют температурную компенсацию» . Журнал биологических ритмов . 23 (1): 95–8. DOI : 10.1177 / 0748730407311855 . PMC 2365757 . PMID 18258762 .

[:1-2] Mundim KC, Baraldi S, Мачадо HG, Виейра FM (2020-09-01). «Температурный коэффициент (Q10) и его применение в биологических системах: за пределами теории Аррениуса». Экологическое моделирование . 431 : 109127. дои : 10.1016 / j.ecolmodel.2020.109127 . ISSN 0304-3800 .

[3] Bennett AF (август 1984). «Температурная зависимость функции мышц». Американский журнал физиологии . 247 (2 балла 2): R217-29. DOI : 10.1152 / ajpregu.1984.247.2.R217 . PMID 6380314 .

[:0-4] Дебан С.М., Лаппин А.К. (апрель 2011 г.). «Тепловые эффекты на динамику и моторный контроль при захвате баллистической добычи жабами: поддержание высоких показателей при низкой температуре» . Журнал экспериментальной биологии . 214 (Pt 8): 1333–46. DOI : 10,1242 / jeb.048405 . PMID 21430211 .

[5] Перейти ↑ Bennett AF (август 1990). «Температурная зависимость двигательной способности». Американский журнал физиологии . 259 (2 балла 2): R253-8. DOI : 10.1152 / ajpregu.1990.259.2.R253 . PMID 2201218 .

[6] Перейти ↑ Bennett AF (март 1985). «Температура и мышцы». Журнал экспериментальной биологии . 115 : 333–44. PMID 3875678 .

[7] Donley JM, Shadwick RE, СЕПУЛЬВЕДА CA, Сайм DA (апрель 2007). «Температурная зависимость сократительных свойств аэробной локомоторной мышцы у леопардовой акулы и короткоперой акулы мако» . Журнал экспериментальной биологии . 210 (Pt 7): 1194–203. DOI : 10,1242 / jeb.02730 . PMID 17371918 .

[1]