Q10 (teplotní koeficient) - Q10 (temperature coefficient)

Graf závislosti teploty na rychlosti chemických reakcí a různých biologických procesů pro několik různých teplotních koeficientů Q10.
Graf znázorňující závislost rychlostí chemických reakcí a různých biologických procesů na teplotě pro několik různých Q10 teplotní koeficienty. Poměr rychlosti při nárůstu teploty o 10 stupňů (označený body) se rovná Q10 součinitel.

The Q10 teplotní koeficient je měřítkem rychlosti změny biologického nebo chemického systému v důsledku zvýšení teplota o 10 ° C. Existuje mnoho příkladů, kdy Q10 se používá, přičemž jedním z nich je výpočet rychlost nervového vedení a další je výpočet rychlosti kontrakce svalová vlákna. Lze také použít na chemické reakce a mnoho dalších systémů.

The Q10 se počítá jako:

kde

R je míra
T je teplota v Celsia stupně nebo Kelvin.

Přepsat tuto rovnici, předpoklad za sebou Q10 je to rychlost reakce R exponenciálně závisí na teplotě:

Q10 je bezjednotkové množství, protože je to faktor, kterým se mění rychlost, a je užitečným způsobem, jak vyjádřit teplotní závislost procesu.

Pro většinu biologických systémů platí Q10 hodnota je ~ 2 až 3.[1]

Q10 koeficient a svalový výkon

Vliv teploty na enzym aktivita. Horní - zvyšující se teplota zvyšuje rychlost reakce (Q10 součinitel). Střední - podíl složeného a funkčního enzymu klesá nad jeho denaturace teplota. Dno - tedy enzym je optimální rychlost reakce je při střední teplotě.

Teplota svalu má významný vliv na rychlost a sílu svalové kontrakce, přičemž výkon obecně klesá s klesajícími teplotami a stoupá se stoupajícími teplotami. The Q10 koeficient představuje stupeň teplotní závislosti, kterou sval vykazuje, měřenou rychlostí kontrakce. A Q10 1,0 znamená tepelnou nezávislost svalu, zatímco zvýšení Q10 hodnota označuje rostoucí tepelnou závislost. Hodnoty menší než 1,0 naznačují negativní nebo inverzní tepelnou závislost, tj. Snížení svalového výkonu při zvyšování teploty.[2]

Q10 hodnoty pro biologické procesy se mění s teplotou. Snížení svalové teploty vede k podstatnému poklesu svalového výkonu, takže pokles teploty o 10 stupňů Celsia má za následek alespoň 50% pokles svalového výkonu.[3] Osoby, které spadly do ledové vody, mohou kvůli tomuto účinku postupně ztratit schopnost plavat nebo uchopit bezpečnostní lana, i když další účinky, jako např. fibrilace síní jsou bezprostřednější příčinou úmrtí utonutí. Při určité minimální teplotě biologické systémy vůbec nefungují, ale výkon se zvyšuje s rostoucí teplotou (Q10 2-4) na maximální úroveň výkonu a tepelnou nezávislost (Q10 1,0 - 1,5). S pokračujícím zvyšováním teploty výkon rychle klesá (Q10 0,2 - 0,8) až do maximální teploty, při které opět ustane veškerá biologická funkce.[4]

U obratlovců má různá aktivita kosterního svalstva odpovídajícím způsobem odlišné tepelné závislosti. Rychlost svalových kontrakcí a relaxací je tepelně závislá (Q10 2,0 - 2,5), zatímco maximální kontrakce, např. tetanová kontrakce, je tepelně nezávislá.[5]

Svaly některých ektotermních druhů. např. žraloci, vykazují nižší tepelnou závislost při nižších teplotách než endotermní druhy [3][6]

Viz také

Reference

  1. ^ Reyes, A.B .; Pendergast, J.S .; Yamazaki, S. (2008). "Savčí periferní cirkadiánní oscilátory jsou teplotně kompenzovány". J. Biol. Rytmy. 23: 95–98. doi:10.1177/0748730407311855. PMC  2365757. PMID  18258762.
  2. ^ Bennett, A.F. (1984). "Tepelná závislost svalové funkce". Dopoledne. J. Physiol. 247: R217 – R229. PMID  6380314.
  3. ^ A b Deban, Stephen M .; Lappin, A. Kristopher (2011). „Tepelné účinky na dynamiku a řízení motoru zachycení balistické kořisti v ropuchách: zachování vysokého výkonu při nízké teplotě“. The Journal of Experimental Biology. 214 (8): 1333–1346. doi:10.1242 / jeb.048405. PMID  21430211.
  4. ^ Bennett, A.F. (1990). "Tepelná závislost pohybové kapacity". Dopoledne. J. Physiol. 259 (2 Pt 2): R253 – R258. doi:10.1152 / ajpregu.1990.259.2.R253. PMID  2201218.
  5. ^ Bennett, A.F. (1985). "Teplota a svaly". J. Exp. Biol. 115: 333–344. PMID  3875678.
  6. ^ Donley, J.M .; Shadwick, R.E .; Sepulveda, C.A .; Syme, D.A. (2007). „Tepelná závislost kontraktilních vlastností aerobního pohybového svalu u žraloka leoparda a žraloka mako krátké“. J. Exp. Biol. 210 (7): 1194–1203. doi:10.1242 / jeb.02730. PMID  17371918.

7. Nathanailides, C. (1996). Jsou významné změny v enzymových aktivitách rybího svalu během aklimatizace na chlad? Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 53 (10), 2333-2336. http://www.nrcresearchpress.com/doi/abs/10.1139/f96-184#.Wy-tu7hZrwchttps://doi.org/10.1139/f96-184

externí odkazy