關(guān)于酶促反應(yīng)中溫度系數(shù)概念的定義及其應(yīng)用條件的探討

趙　贛　（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物化學(xué)與分子生物學(xué)系　廣東廣州　510642）

溫度對(duì)酶活性的影響是酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)中的重要內(nèi)容之一。在溫度從低到高的變化過程中,酶活性的變化呈現(xiàn)“吊鐘形曲線”。酶活性先是隨溫度的升高而增加，升至某一溫度時(shí)，酶活性達(dá)到最大，即達(dá)到最適溫度（optimum temperature）。而隨著溫度的進(jìn)一步升高，酶活性隨之下降，直至酶失去活性。

為了更加直觀地反映溫度對(duì)酶活性影響的程度，不少教材都使用了溫度系數(shù)（temperature coefficient，一般用Q10表示）這個(gè)概念。但是，不同教材中對(duì)溫度系數(shù)的定義卻不盡相同，主要有以下幾種：

1）溫度系數(shù)指溫度升高10℃時(shí)酶的反應(yīng)速率與原反應(yīng)速率的比值［1-4］。

2）溫度系數(shù)指溫度升高10℃時(shí)所增加的酶反應(yīng)速率［5］。

3）溫度系數(shù)指每提高反應(yīng)溫度10℃時(shí)所增加的酶反應(yīng)速率的倍數(shù)［6］。

不妨做如下分析。假設(shè)溫度t時(shí)酶促反應(yīng)的速率值為Vt，而溫度升高10℃后的酶促反應(yīng)的速率值為Vt+10，則按照上述3種定義所得到的溫度系數(shù)會(huì)出現(xiàn)如下3種情況。

按照第 1種定義，Q10=Vt+10/Vt=a。當(dāng) a=1時(shí)，說明酶活性沒有變化；當(dāng)a＞1時(shí)，說明酶活性增加；當(dāng)a＜1時(shí)，說明酶活性降低。

按照第2種定義，Q10=Vt+10-Vt=b。當(dāng)b=0時(shí)，說明酶活性沒有變化；當(dāng)b＞0時(shí)，說明酶活性增加；當(dāng)b＜0時(shí)，說明酶活性降低。

按照第3種定義，則是Q10=Vt+10/Vt-1=c。當(dāng)c=0時(shí)，說明酶活性沒有變化；當(dāng)c＞0時(shí)，說明酶活性增加；當(dāng)c＜0時(shí)，說明酶活性降低。

由此可見，這3種定義是有差異的。因此，有必要將溫度系數(shù)概念的定義統(tǒng)一起來。筆者以為，上述第1種定義即可直觀反映出溫度變化對(duì)酶活性產(chǎn)生的影響。

此概念能否隨意使用？

不妨再做如下分析。由于溫度對(duì)酶活性的影響呈現(xiàn)“吊鐘形曲線”，因而同樣是溫度升高，在由低溫向最適溫度的升高階段與由最適溫度開始繼續(xù)升溫的升高階段，酶活性的變化規(guī)律明顯不同。因此，對(duì)溫度系數(shù)概念的使用就應(yīng)注意到溫度變化的這個(gè)階段性特點(diǎn)?，F(xiàn)有教材中，一般是在溫度由低溫向最適溫度的升高階段使用。但筆者認(rèn)為，即使在溫度由最適溫度開始繼續(xù)升溫的階段同樣可以使用，只不過是可以直觀反映隨著溫度升高酶活性下降的情況，其優(yōu)越性在上述分析中即可看到。而至于在最適溫度附近的溫度變化范圍內(nèi)，則使用此概念的優(yōu)越性似乎不大。

綜上所述，筆者認(rèn)為，在明確最適溫度的前提下，在溫度由低溫向最適溫度的升高階段或由最適溫度開始繼續(xù)升溫的升高階段，溫度系數(shù)這個(gè)概念都可以較直觀地反映酶活性隨溫度的升高而發(fā)生規(guī)律性變化的情況。

［1］王鏡巖，朱圣庚，徐長(zhǎng)法.生物化學(xué).3版.北京：高等教育出版社，2002:351.

［2］李憲臻.生物化學(xué).武漢：華中科技大學(xué)出版社，2008:124.

［3］張楚富.生物化學(xué)原理.北京：高等教育出版社，2003:100.

［4］ReginaldH Garret,CharlesM Grisham.Biochemistry,3rd ed.Thomson Learning Academic Resource Center,2007.

［5］張洪淵.生物化學(xué)原理.北京：科學(xué)出版社，2006.

［6］劉祥云，蔡馬.生物化學(xué).3版.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2010.