關于酶促反應中溫度系數概念的定義及其應用條件的探討

趙　贛　（華南農業大學生命科學學院生物化學與分子生物學系　廣東廣州　510642）

溫度對酶活性的影響是酶促反應動力學中的重要內容之一。在溫度從低到高的變化過程中,酶活性的變化呈現“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，酶活性達到最大，即達到最適溫度（optimum temperature）。而隨著溫度的進一步升高，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酶活性影響的程度，不少教材都使用了溫度系數（temperature coefficient，一般用Q10表示）這個概念。但是，不同教材中對溫度系數的定義卻不盡相同，主要有以下幾種：

1）溫度系數指溫度升高10℃時酶的反應速率與原反應速率的比值［1-4］。

2）溫度系數指溫度升高10℃時所增加的酶反應速率［5］。

3）溫度系數指每提高反應溫度10℃時所增加的酶反應速率的倍數［6］。

不妨做如下分析。假設溫度t時酶促反應的速率值為Vt，而溫度升高10℃后的酶促反應的速率值為Vt+10，則按照上述3種定義所得到的溫度系數會出現如下3種情況。

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

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

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

由此可見，這3種定義是有差異的。因此，有必要將溫度系數概念的定義統一起來。筆者以為，上述第1種定義即可直觀反映出溫度變化對酶活性產生的影響。

此概念能否隨意使用？

不妨再做如下分析。由于溫度對酶活性的影響呈現“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升溫的升高階段，酶活性的變化規律明顯不同。因此，對溫度系數概念的使用就應注意到溫度變化的這個階段性特點。現有教材中，一般是在溫度由低溫向最適溫度的升高階段使用。但筆者認為，即使在溫度由最適溫度開始繼續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，則使用此概念的優越性似乎不大。

綜上所述，筆者認為，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升溫的升高階段，溫度系數這個概念都可以較直觀地反映酶活性隨溫度的升高而發生規律性變化的情況。

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

［2］李憲臻.生物化學.武漢：華中科技大學出版社，2008:124.

［3］張楚富.生物化學原理.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.生物化學原理.北京：科學出版社，2006.

［6］劉祥云，蔡馬.生物化學.3版.北京：中國農業出版社，2010.