Q 10 (температурный коэффициент)

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

Q 10 _{является} Температурный коэффициент мерой температурной чувствительности, основанной на химических реакциях.

Q : 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 Кельвина .

Переписывая это уравнение, предпосылка Q ₁₀ состоит 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 коэффициент изменения скорости, и это полезный способ выразить температурную зависимость процесса.

Для большинства биологических систем значение Q ₁₀ составляет от ~ 2 до 3.

В мышечной работе

Влияние температуры на активность ферментов . Вверху – повышение температуры увеличивает скорость реакции ( коэффициент Q ₁₀ ). Средний – доля свернутого и функционального фермента снижается выше его денатурации температуры фермента . Внизу — следовательно, оптимальная скорость реакции приходится на промежуточную температуру.

Температура мышцы оказывает существенное влияние на скорость и силу мышечного сокращения, при этом производительность обычно снижается с понижением температуры и увеличивается с повышением температуры. Коэффициент Q ₁₀ представляет собой степень температурной зависимости мышцы, измеренную по скорости сокращения. Значение Q _10, равное 1,0, указывает на тепловую независимость мышцы, тогда как увеличение значения Q ₁₀ указывает на возрастающую тепловую зависимость. Значения менее 1,0 указывают на отрицательную или обратную температурную зависимость, т. е. на снижение работоспособности мышц при повышении температуры.

Q ₁₀ Значения для биологических процессов изменяются в зависимости от температуры. Снижение температуры мышц приводит к существенному снижению мышечной работоспособности, например, снижение температуры на 10 градусов Цельсия приводит как минимум к 50%-ному снижению мышечной работоспособности. Из-за этого эффекта люди, упавшие в ледяную воду, могут постепенно потерять способность плавать или держаться за страховочные тросы, хотя другие последствия, такие как фибрилляция предсердий, являются более непосредственной причиной смерти от утопления. При некоторой минимальной температуре биологические системы вообще не функционируют, но производительность возрастает с повышением температуры ( Q ₁₀ 2-4) до максимального уровня производительности и тепловой независимости ( Q ₁₀ 1,0-1,5). При продолжающемся повышении температуры работоспособность быстро снижается ( Q ₁₀ 0,2-0,8) вплоть до максимальной температуры, при которой все биологические функции снова прекращаются.

У позвоночных различная активность скелетных мышц имеет соответственно разные температурные зависимости. Скорость сокращения и расслабления мышц зависит от температуры ( Q ₁₀ 2,0–2,5), тогда как максимальное сокращение, например тетаническое сокращение, не зависит от температуры.

Мышцы некоторых экзотермических видов. например, акулы проявляют меньшую температурную зависимость при более низких температурах, чем эндотермические виды.

См. также

• уравнение Аррениуса
• сюжет Аррениуса
• Изотонический (физиология упражнений)
• Изометрические упражнения
• Скелетная поперечно-полосатая мышца
• Тетаническое сокращение