Зависимость скорости биологических процессов от температуры

Возможность осуществления жизненных процессов ограничена температурным интервалом (для большинства организмов это 0 – 70 град). При рассмотрении зависимости биопроцессов от температуры можно установить три температурные точки. Скорость биопроцессов увеличивается с возрастанием температуры до определенного уровня. Это температурный оптимум. Дальнейшее повышение температуры сопровождается замедлением реакции, что объясняется денатурацией белка и разрушением липидов. Это температурный максимум. Понижение температуры приводит к замедлению реакции и к полному прекращению всех процессов – температурный минимум. Установление стационарного состояния возможно только при температурном оптимуме.

При повышении температуры скорость химических реакций увеличивается.

Зависимость скорости реакции от температуры описывается уравнением Аррениуса

k = p Z exp(- E_a / R T)

где p – вероятностный коэффициент (стерический фактор);

Z - число столкновений;

E_a - энергия активации;

R - универсальная газовая постоянная.

Вант-Гофф выразил зависимость скорости реакции от температуры в виде правила: при повышении температуры на 10 град. скорость реакции возрастает в 2-3 раза.

Q₁₀ = k_t+10 / k_t

Q_{10 - температурный} коэффициент Вант-Гоффа.

Установлено, что низкие значения коэффициента (1.1 – 1.3) характерны для физических процессов (например, диффузия). Более высокие значения характерны для химических реакций. Для ферментативных реакций Q₁₀ = 1,7.По величине Q₁₀ биологического процесса можно судить о природе притекающих реакций. Процесс возбуждения в нерве имеет Q₁₀ =1,7, что характерно для ферментативных реакций. Для проведения возбуждения от концевых пластинок нерва к мышце получен Q₁₀ = 2,5 – 2,7.

Зная величину Q₁₀, можно определить энергию активации реакции

Е_акт = 0.46 Т₁ Т₂ Lg Q₁₀