ما هو معامل درجة الحرارة Q10؟
يقيس معامل درجة الحرارة Q10 مقدار التغيّر في سرعة عملية حيوية أو كيميائية مع كل ارتفاع في درجة الحرارة قدره 10 °م. فقيمة Q10 تساوي 2 تعني أن المعدّل يتضاعف عند زيادة درجة الحرارة بمقدار 10 درجات. ويُستخدم هذا المعامل على نطاق واسع في علم وظائف الأعضاء وعلم الإنزيمات وعلم البيئة والكيمياء لوصف مدى حساسية معدّلات الأيض وحركية الإنزيمات وسرعات التفاعلات تجاه الحرارة.
كيفية استخدام الحاسبة
أدخل معدّل التفاعل R1 المقاس عند درجة الحرارة T1، ثم المعدّل R2 المقاس عند درجة الحرارة T2. تُدخَل درجات الحرارة بالدرجة المئوية. تعرض لك الحاسبة قيمة Q10 إلى جانب نسبة المعدّلين والفرق في درجتي الحرارة، حتى تتمكن من التحقق من صحة المدخلات.
شرح المعادلة
يُعرَّف معامل Q10 على النحو التالي:
$$Q_{10} = \left(\dfrac{R_2}{R_1}\right)^{\frac{10}{T_2 - T_1}}$$
تعبّر النسبة \(R_2/R_1\) عن مقدار تسارع العملية (أو تباطؤها) عند درجة الحرارة الأعلى، بينما يقوم الأُس \(10/(T_2-T_1)\) بتوحيد هذا التغيّر بالنسبة إلى مجال قياسي مقداره 10 °م. وقيمة Q10 تساوي 1 تعني أن درجة الحرارة لا تؤثّر إطلاقًا؛ وتقع معظم العمليات الحيوية ضمن نطاق يتراوح بين 2 و3.
مثال تطبيقي
لنفترض أن تفاعلًا إنزيميًا يجري بمعدّل وحدة واحدة عند 20 °م وبمعدّل وحدتين عند 30 °م. عندئذٍ تكون النسبة \(2/1 = 2\) ويكون الفرق في درجة الحرارة \(30 - 20 = 10\). وبذلك يكون $$Q_{10} = 2^{10/10} = 2^{1} = 2.$$ أي أن معدّل التفاعل يتضاعف مع كل 10 °م.
الأسئلة الشائعة
ماذا تعني قيمة Q10 تساوي 2.5؟ تعني أن معدّل العملية يزداد بمقدار 2.5 ضِعف مع كل ارتفاع في درجة الحرارة قدره 10 °م.
هل يمكن أن تكون قيمة Q10 أقل من 1؟ نعم. فإذا كان \(R_2\) أصغر من \(R_1\) (أي أن المعدّل ينخفض مع ارتفاع الحرارة)، فستكون قيمة Q10 أقل من 1.
هل يهم أن تكون T2 أقل من T1؟ لا — تظل المعادلة صحيحة، لكن يجب اقتران المعدّلات بدرجات الحرارة بشكل صحيح (\(R_1\) مع \(T_1\)، و\(R_2\) مع \(T_2\)). كما يجب ألا تتساوى \(T_1\) و\(T_2\)، وإلا أصبح الأُس غير مُعرَّف.
