нормы и влияние на здоровье
Опубликовано: 03.08.2021Обновлено: 03.08.2021
Как часто за последнюю неделю Вы обращали внимание на то, что в комнате слишком жарко или холодно? Если Вы думали об этом хотя бы пару раз, значит с микроклиматом в доме не все в порядке и следует его нормализовать. Комфортная температура в квартире положительно отражается на самочувствии, продуктивности, внимательности, снижает риск обострения сердечно-сосудистых, респираторных и иных болезней. Рассказываем, какая температура должна быть в комнатах согласно стандартам, почему мы по-разному реагируем на одинаковые показатели на термометре и что нужно сделать для нормализации микроклимата.
Нормы
Оптимальные и допустимые показатели микроклимата указаны в ГОСТ 30494-2011, СанПиН
1.2.3685-21 и Постановлении Правительства РФ от 06.05.2011 №354. Допустимые параметры — те, при которых человеку не
очень комфортно, при длительном воздействии незначительно ухудшается самочувствие и работоспособность, но они не
причиняют вред здоровью.
Оптимальные параметры — те, при которых относительно комфортно минимум 80% людей в течение
длительного времени и организму не приходится тратить особых усилий на терморегуляцию. Минимальная допустимая
температура составляет 12 ˚C, максимальная — 28 ˚C, точные цифры зависят от конкретного помещения (ванная комната,
туалет, кладовая, кухня, коридор и т. п.) и сезона. Как правило, спать и отдыхать с комфортом в таких условиях
невозможно, поэтому это именно допустимая, а не оптимальная температура в комнате для человека. В каких условиях
людям комфортно жить?
Для жилых комнат
В ГОСТе и СанПиНе указан общий температурный режим для всех жилых комнат: комфортная температура воздуха в помещении летом составляет 22–25 ˚C, зимой 20–22 ˚C (в холодных регионах 21–23 ˚C). Казалось бы, нормативы для холодного и теплого времени года отличаются всего 2–3 градусами, но при постоянном нахождении в таких условиях разница становится ощутимой.
В соответствии с Постановлением Правительства, компании, предоставляющие
коммунальные услуги жителям многоквартирных зданий, обязаны поддерживать показатели на отметке не ниже 18 ˚C, а
если комната угловая, то не ниже 20 ˚C.
Если управляющая компания не выполняет требования закона, потребитель
имеет право потребовать перерасчет коммунальных платежей.
Для спальни
. Врачи рекомендуют спать в проветренных, умеренно прохладных комнатах, поскольку
чрезмерная жара вызывает бессонницу, а холод провоцирует кошмары и усиленную работу организма для обеспечения
правильной терморегуляции. Достоверно известно, что вследствие некомфортных условий в спальне мы не высыпаемся и
днем чувствуем повышенную утомляемость. Оптимально придерживаться ночью показателя на уровне 18–20 ˚C, даже если Вы
очень любите тепло или, наоборот, прохладу.
Для гостиной
. В этом помещении нормальная комнатная
температура находится в пределах 19–21 ˚C. Если в гостиной смотрят телевизор, читают или играют в настольные игры,
рекомендуется повысить показатели до 22 ˚C, иначе из-за отсутствия интенсивных движений организму придется усиленнее
работать, чтобы согреться. Для детской
Например,
из-за несовершенства механизмов терморегуляции у грудничков оптимальная температура в комнате составляет около 20
˚C, низкие показатели негативно отражаются на самочувствии малыша, высокие могут привести к перегреву и тепловому
удару. В подростковом возрасте организм уже хорошо справляется с поддержанием терморегуляции, поэтому легче
переносит перепады, можно установить те же показатели, что и для взрослых — 18–20 ˚C для ночного сна и 20–23 ˚C для
учебы и отдыха.Для туалета и кухни
Нормальными считаются показатели в рамках 19–21 ˚C. Если на кухне часто готовят на плите или в духовке, не стоит превышать 17–18 ˚C, так как при готовке будет выделяться дополнительное тепло, значительно нагревающее помещение.
Для ванной
В этом помещении
комфортная температура для человека выше, чем в остальных и равняется 24–26 ˚C. Это объясняется высокой влажностью,
при которой активнее запускаются процессы теплоотдачи. Если в ванной будет холоднее, то появится ощущение сырости.
Для рабочих помещений
Для личного кабинета, мастерской или другого помещения, где люди учатся или работают, стоит поддерживать 20–22 ˚C. Именно при таких показателях обеспечивается хорошая работоспособность, сохраняется концентрация внимания и не снижается производительность. Рекомендованная нормальная температура в квартире в зависимости от времени года и типа помещения приведена в таблице ниже.
Какая температура комфортна
Несмотря на
то, что в государственных стандартах четко указано, какая температура должна быть в квартире, в них используются
усредненные показатели, не учитывающие возраст и пол жильцов. Для женщин, дошкольников и пожилых людей комфортные
показатели находятся на верхней границе нормы. Известно, что, в отличие от представительниц прекрасного пола,
мужчины отдают предпочтение более прохладным условиям.
По данным американских ученых, эта особенность возникает
из-за большего количества мышц у мужчин, способствующих быстрому согреванию тела.
Если цифры на термометре показывают значения в пределах санитарных норм, но Вы все равно испытываете дискомфорт, возможно, причина в восприятии. «Ощущаемая», субъективная температура в комнате зависит:
- от фактической — определяют на основании данных измерительных приборов;
- скорости движения воздуха — из-за сквозняков или включенных вентиляторов нам кажется, что в квартире прохладнее, чем показывает термометр;
- относительной влажности — если паров влаги мало, тело охлаждается сильнее, если влажность воздуха поднять выше 50%, при тех же температурных показателях нам будет казаться, что в комнате стало жарче;
- скорости метаболизма, интенсивности движений и ряда других связанных с этим факторов.
Влияние на здоровье
Комфортная для человека температура воздуха в квартире позволяет не
беспокоиться о негативных последствиях для здоровья, а переохлаждение или перегрев могут принести определенные
проблемы.
Если температура ниже регламентированных показателей, возможно развитие респираторных заболеваний, проблем
с нервной системой, обострение воспалительных процессов. Перегрев вызывает вялость, усталость, нарушение
водно-электролитного баланса, ухудшение работоспособности, снижение остроты зрения, риск обострения некоторых
заболеваний сердца и сосудов (ишемии, мерцательной аритмии и т. п.).
В жару повышается потоотделение, организм теряет часть воды, поэтому кровь становится гуще. Из-за обезвоживания усиливается нагрузка на сердце, поэтому медицинские специалисты рекомендуют людям, страдающим от сердечно-сосудистых патологий, принимать профилактические меры, пить больше воды, чаще проверять давление, избегать физической активности и по возможности оставаться в прохладных помещениях.
Куда пожаловаться
Если Вы считаете, что у Вас нарушаются нормы комнатной температуры, проведите
замеры. Чтобы результаты можно было представить управляющей компании (УК), измерения нужно делать правильно:
зафиксируйте термометр на высоте более 1,5 метров от пола и на расстоянии более метра от внешних стен.
Если в отопительный период отклонение от нормы, указанной в Постановлении №354 от 06.05.2011, составляет больше трех градусов ночью и одного градуса днем, это повод для собственника обратиться за перерасчетом расходов на отопление. Для этого нужно выполнить следующие действия:
- вызвать аварийно-диспетчерскую службу. Если проблема не в засоре и не в воздушной пробке, составляется акт о несоблюдении норм;
- написать заявление в УК. Составьте обращение в двух экземплярах и укажите необходимость измерения температурных показателей, не забудьте прикрепить акт аварийной службы. Для того чтобы Вы могли обращаться в вышестоящие организации, обязательно убедитесь, что на Вашем экземпляре документа поставили подпись и печать;
- получить акт. Специалисты ЖКХ должны измерить температуру воздуха в Вашем присутствии. Ознакомьтесь с результатами, если Вы несогласны с ними, можете требовать новую проверку, но уже с представителем жилищной инспекции;
- вместе с актом подать заявление на пересчет стоимости коммунальных услуг в УК.
Прежде чем проходить всю эту сложную долгую процедуру, рекомендуем убедиться, что с остальными показателями
микроклимата все в порядке и термометр работает корректно. Если у Вас есть базовая станция MagicAir
, то все просто — точная информация о температуре, влажности, содержании углекислого газа и прочих показателях
отображается в веб-интерфейсе и в специальном приложении на смартфоне. Дополнительно оборудование можно подключить
к климатической технике и управлять микроклиматом удаленно, выставляя нужные Вам показатели.
Если базовой станции нет, используйте бытовой гигрометр, чтобы вычислить уровень влажности, второй
термометр для перепроверки полученных данных, тепловизор или свечу (колебание пламени поможет найти, в каком месте
комнаты дует). В большинстве ситуаций достаточно немного повысить существующий уровень влажности и предотвратить
потери тепла за счет утепления оконных рам, дверей, полов на первом этаже, наружных стен.
Как создать комфортные условия
Если холодно, а ходить в теплой одежде не хочется, утеплите стены, уложите теплые полы, замените окна
на энергоэффективные. Обогреваться можно с помощью любых видов радиаторов, конвекторов, кондиционеров с функцией
обогрева. Учитывайте, что обогреватели и кондиционеры оказывают негативное воздействие на воздух: он становится суше
и повышается концентрация углекислого газа, из-за чего появляется головная боль, ощущается сонливость, повышается
риск аллергических реакций и в целом ухудшается состояние. Открывать окна, чтобы снизить содержание углекислого
газа, не лучший способ, так как Вы будете отапливать улицу. Поможет приточная вентиляция, например
бризер
. Он подает воздух с улицы, при необходимости
обеспечивает его подогрев и очищает от пыли, пыльцы, грибка, неприятных запахов, микроорганизмов.
В России центральное отопление включают в разное время в зависимости от города.
Так, в 2020 году в европейской части страны отопительный период в Воркуте начался в августе, а в Ростове-на-Дону
только в октябре.
На старт подачи отопления влияют погодные условия в конкретной местности: его включают, если в
течение 5 суток температура держалась ниже 8 градусов.
Если жарко зимой
, можно отключить батареи или сделать их не такими горячими, уменьшив
температуру с помощью терморегулятора или перекрыв оба шаровых крана перед радиатором (если подключение производили
правильно). Если окна выходят на солнечную сторону, повесьте плотные шторы. Зимой проветривания с открытыми окнами
лучше избегать. Холодные потоки и снижение влажности воздуха понижают температуру окружающего пространства, но при
этом способны легко спровоцировать развитие простудных заболеваний и обострение хронических болезней. Чтобы
предупредить плохие последствия, пользуйтесь бризерами. Они охлаждают помещение (если установить минимальную
температуру входящего потока), обеспечивают постоянный приток свежих воздушных масс, но без сквозняка.
Если жарко летом
, постарайтесь днем закрывать окна, установите кондиционер в комплекте с приточной вентиляцией.
Благодаря качественному кондиционированию комната будет интенсивно охлаждаться, а использование бризера, в свою
очередь, позволит снизить концентрацию углекислого газа, очистить и обеззаразить имеющийся или попадающий внутрь
воздух от различных вредных веществ.
В этой статье мы подробно рассказали Вам, какой должна быть комфортная температура для человека в
летнее и зимнее время, почему важно постоянно контролировать показатели и что делать, если они выходят за пределы
нормы. Если Вы планируете управлять микроклиматом с помощью климатической техники в доме, рекомендуем прочитать
статьи в нашем блоге по выбору оптимальной модели
кондиционеров
, увлажнителей
и обогревателей
. Так Вы избежите распространенных ошибок, получите ответы на свои вопросы и сможете самостоятельно создать
благоприятную атмосферу для каждого члена
семьи.
Комфортной погоды за окном и в доме!
Самая комфортная температура для человека в помещении
Всем известно: жизнь человека напрямую зависит от температуры, внешней и внутренней.
Для комфортного существования в повседневной жизни, например, на работе или дома, важно создать вокруг себя оптимальный режим. Комфортная температура воздуха вокруг позволяет не зацикливаться на внешних факторах, концентрироваться на текущем занятии, расслабляться, отдыхать, спать, общаться. Ведь, если постоянно испытывать дискомфорт из-за высокой/низкой температуры воздуха, нормально отдохнуть или поработать не получится. Существуют границы самой комфортной температуры воздуха для человека на улице и в помещении.
Самая оптимальная температура воздуха для человека
Различные исследования показали: на здоровье, благополучие, работоспособность сильно влияет окружающая среда. Таким образом, температура помещения оказывает огромное влияние на самые разные аспекты нашей повседневной жизни. Какие показатели для человека самые комфортные? От 20 до 25°C — самый распространенный ответ, даваемый биологами и врачами, на вопрос о самой оптимальной температуре в помещении. Причем показатель температуры воздуха распространяется только на жилые зоны, зоны приема гостей: спальня еще на 1-2°C холоднее отметки минимальной границы.
Почему именно такая температура воздуха считается самой комфортной для человека? Здоровый человек живет с постоянной, так называемой рабочей температурой тела 36,5-37°C. Жизненно важные внутренние органы работают корректно при должном количестве градусов. Если тело охлаждается ниже 20°C — умирает от переохлаждения, нагревается выше 44°C — начинается денатурация белков и ферментов, приводящая к смерти.
Кажется, напрашивается вывод: человек может чувствовать себя наиболее комфортно при значениях окружающей среды, соответствующей его рабочей температуре, по крайней мере, внешней. Но это не так, все знают по собственному опыту. При показателях воздуха, например, 35°C мы больше не чувствуем себя хорошо, организм реагирует контрмерами: начинает потеть, чтобы охладиться. С другой стороны, 20-25°C — комфортно для большинства.
Человеческое тело окруженное внешним пространством, находящимся в указанных пределах, начинает выделять избыточное тепло со скоростью, равной генерированию.
Если окружающая температура воздуха оптимальна, большинство чувствует себя наиболее комфортно: терморегуляция работает корректно.
Конечно, одежда, физические нагрузки оказывают влияние на ощущение комфорта при определенной комнатной температуре. Указанные выше цифры предполагают: человек легко, соответствующе ситуации одет, выполняет только умеренную работу, не напрягается физически.
Терморегуляция — на страже комфортной жизни
Самая идеальная температура кожи ниже внутренней: составляет 27-32°C. Положение вещей обуславливает естественная терморегуляция человека. Организм человека потребляет пищу для выработки энергии, сам генерирует тепло. В зависимости от окружающей среды тепло должно выделяться в окружающую среду с целью поддержания заданной оптимальной внутренней температуры.
Человеческий организм имеет разные механизмы терморегуляции. Самый известный всем — потоотделение вызывающее охлаждение. Посредством механизмов можно регулировать температуру своего тела, приспосабливаться к изменению окружающей среды.
Температура воздуха влияет на ощущение комфорта, производительность, умственные процессы. Исследования о физической работоспособности заводских рабочих в зависимости от окружающей среды, проведенные в 1936 году, показали неожиданные результаты. Ученые пришли к выводу: риск аварий возрастал более чем на 30%, когда прогрев заводского воздуха значился ниже 12/выше 24°C. Более поздние исследования ткацких фабрик, угольных шахт подтвердили результат: физическая работоспособность снижается, как только определенные уровни прогрева воздуха помещения превышены/понижены.
Температура влияет на физическую и умственную работоспособность. С 1970-х годов проводились исследования студентов, преподавателей, научных сотрудников, подтверждающие зависимость умственной деятельности от окружающей среды.
Жарким летом страховые компании предупреждают: работники могут пострадать от перегрева. При экстремальной жаре организм не контролируется потоотделением. Жители холодного региона, куда пришла сильная жара, начинают испытывать расстройства кровообращения, сердечно-сосудистой системы: давление, головные боли, головокружения, обмороки.
Жара — риск для здоровья: снижаются физические, умственные способности, нарушаются обменные процессы, рецидивируют хронические заболевания.
С другой стороны, спортсмены знают: хорошо согретое тело может выдержать большие нагрузки. Оптимальные показатели прогрева ядра тела перед серьезными физическими нагрузками составляют 38,5-39°C. Спортсменам рекомендуется проводить разминку: уровень прогрева тела доводится до нужного уровня, мышцы достигают рабочих значений.
Самая оптимальная температура воздуха для человека в разных жилых зонах
Оптимальные правила отопления дома — компромисс максимально возможной степени комфорта и заботы о нормальном функционировании организма. Функции комнат различны: отопление помещений зависит от назначения.
Ванна комната — одно из самых теплых помещений квартиры
Ванная комната по больше части предназначена для принятия водных процедур. Поскольку вода способствует терморегуляции, низкие показатели прогрева провоцируют переохлаждение организма.
Оптимальная комнатная температура ванной составляет 23°C. Ванная комната подвержена образованию плесени благодаря высокой влажности: особенно важна адекватная вентиляция.
Детская комната — жара только вредит
Детская комната — своего рода универсальное помещение, иногда используется почти круглосуточно. Днем служит игровой комнатой для самых маленьких. Ночью, однако, дети должны как можно лучше спать. В течение дня оптимальные уровни отопления детской комнаты составляют 20-22°C. Особенно когда в комнате находятся младенцы, дети младшего возраста, уменьшать цифры не рекомендуется. Ночью, однако, 18°C достаточно даже новорожденным.
Кухня, столовая и гостиная — стоит опасаться перегрева
На кухне оптимальный уровень отопления составляет 18°C. Плита и другие кухонные приборы обогревают помещение: ставить высокие показатели сплит-системы не рекомендуется, дабы избежать перегрева. Однако если кухня также выступает в качестве столовой, гостиной, стоит повысить до 20°C.
Гостиная — одна из комнат квартиры, где мы проводим больше всего времени. Большинство не обязательно активно использует пространство гостиной зоны: здесь смотрят телевизор, читают книгу, беседуют, отдыхают. В результате оптимальное отопление гостиной находится на относительно высоком уровне: в зависимости от ощущения холода 20-23°C.
Спальня
Спальня, как следует из названия, в большинстве случаев используется для сна. Не только продолжительность отдыха, но также и идеальный климат в комнате имеет решающее значение для спокойного ночного сна. Для создания оптимального баланса во время ночного отдыха отопление комнаты не слишком высоко: в противном случае могут возникнуть проблемы с самочувствием. Поэтому самое комфортное отопление в спальне составляет всего 17-18°C. Некоторые специалисты рекомендуют еще более низкие цифры: 15-18°C. Для особенно чувствительных к холоду столь низкий показатель может быть дискомфортным. Стоит поднять уровень до 20°C. Однако то, где столбик термометра окончательно остановится, точно определяет личное ощущение холода.
Идеальное состояние окружающей атмосферы — вам не холодно, вы не потеете. Климат в помещении должен быть термонейтральным: то есть внешне вы не должны ощущать никакого дискомфорта, окружающее пространство не должно обращать на себя внимание. Однако даже при опоре на внутренние ощущения столбик термометра не должен подниматься выше 20°C.
Если человек замерзает под одеялом, процесс засыпания двигается в разы хуже, а при экстремально низких показателях практически невозможен: человек принимает за сон связанное с переохлаждением умирание. Когда в спальне более холодно, чем нужно организму, вместо восстановления, тело должно генерировать энергию, чтобы поддерживать внутренний обогрев постоянным. Кроме того, стабильный холод в спальне обеспечивает напряжение мышц, снижая эффект восстановления.
Слишком высокая температура в спальне заставляет нас потеть под одеялом. Даже просто более теплая, чем надо температура, не дает нам хорошо спать: сухой воздух в помещении негативно воздействует на организм.
Последствиями становятся:
- Высохшие слизистые оболочки рта и носа.
- Кашель.
- Головные боли.
Своевременное проветривание и контроль за влажностью играют немаловажную роль для комфортного ночного отдыха. Чрезмерная влажность не только влияет на ночной сон, но и предлагает незваным гостям идеальные условия жизни: клещи в домашней пыли, споры плесени идеально размножаются при большой влажности, неправильной температуре, плохой уборке.
Самые оптимальные показатели: мнения различаются
Несмотря на логически обоснованные доводы и выверенные опытами рекомендации ученых относительно самой оптимальной температуры воздуха, каждый человек имеет в этом отношении собственные предпочтения. Интересно, что границы комфортных показателей могут отличаться и в зависимости от возраста, нации и региона проживания. Об этом свидетельствуют исследования, проведенные в ряде европейских государств.
Многие немцы любят отдыхать в тропических государствах, но на родине предпочитают более комфортные степени прогрева воздуха.
Опрос на сервисе YouGov показал: немцы чувствуют себя наиболее комфортно при 22,7°C. Опрос также показывает, что при показателях окружающей среды выше 30°C жителям Германии слишком жарко. Ощущение оптимальных цифр одинаково для всех возрастных групп.
Иная ситуация чувствительности к холоду:
- люди в возрасте от 18 до 24 лет считают слишком холодными уровни ниже отметки 5°C;
- немцы в возрасте от 25 до 34 лет ощущают дискомфорт уже при 6°C;
- для жителей Германии старше 55 лет показатель составляет всего 1°C.
Между прочим, 77% немцев рады регулярным ливням летом, а 84% респондентов считают внезапные изменения погоды неприятными.
Существуют также различия в восприятии оптимальных температур и с другими странами, причем находящимися в одном регионе. Такой же опрос, как и в Германии, был проведен в Великобритании, и результаты оказались интересными. Так, англичане считают оптимальным и самым комфортным для себя 21°C. А слишком жаркая для них погода начинается уже при 28°C.
Видео
Видео с вопросами: Определение термина «оптимальная температура»
Стенограмма видео
Ферменты имеют оптимальную температуру. Что из следующего лучше всего определяет термин «оптимальная температура»? (А) Оптимальная температура – это температура, при которой фермент работает лучше всего. (Б) Оптимальная температура – это температура, при которой скорость реакции минимальна. (C) Оптимальная температура – это температура, при которой происходит денатурация фермента. (D) Оптимальная температура – это температура, при которой фермент катализирует наибольшее количество различных реакций. Или (Е) оптимальная температура — это температура, при которой фермент может реплицироваться.
Чтобы понять оптимальную температуру для фермента, давайте сначала рассмотрим ключевые факты о том, как работают ферменты. Ферменты — это биологические катализаторы, которые ускоряют химические реакции, но сами при этом не расходуются. Они состоят из свернутых полипептидов и имеют специфическую форму, определяемую порядком расположения аминокислот в цепи.
Эти аминокислоты образуют связи друг с другом, что помогает установить их общую форму и, что наиболее важно, форму активного центра.
Активный центр – это участок фермента, который связывается с субстратом. Он дополняет субстрат, поэтому они идеально сочетаются друг с другом, образуя фермент-субстратный комплекс. Теперь может происходить реакция, и продукты высвобождаются. Поскольку активный центр специфичен только для одного субстрата, фермент может катализировать только одну конкретную реакцию.
Теперь давайте посмотрим, что подразумевается под оптимальной температурой для фермента. На то, насколько хорошо фермент катализирует реакцию, могут влиять изменения в окружающей среде, такие как температура. Связывание фермента и субстрата зависит от столкновения двух молекул друг с другом. При низких температурах молекулы обладают очень малой кинетической энергией. Поэтому они двигаются медленно и с меньшей вероятностью сталкиваются друг с другом, поэтому скорость реакции низкая.
Это можно показать на графике. Скорость реакции указана на оси 𝑦. Здесь видно, что с повышением температуры скорость реакции увеличивается. Это связано с тем, что увеличивается кинетическая энергия молекул, и поэтому происходит больше успешных столкновений. Это продолжается до тех пор, пока не будет достигнута максимальная скорость, снова показанная на графике. Это известно как оптимальная температура. По мере дальнейшего повышения температуры связи, скрепляющие структуру фермента, начинают разрушаться. Активный сайт начинает менять форму. И в конце концов реакция останавливается, потому что молекулы субстрата больше не могут связываться с ферментом. Теперь говорят, что фермент денатурирован.
Теперь мы можем вернуться к вопросу и попытаться найти ответ, который лучше всего описывает «оптимальную температуру». Из того, что мы узнали, мы знаем, что оптимальная температура относится к температуре, при которой фермент будет функционировать наилучшим образом. Варианты (A) и (D) выглядят так, как будто они могут быть правильными.
Однако вариант (D) относится к «разным реакциям». А фермент может катализировать только одну конкретную реакцию из-за того, что его активный центр связывается с конкретным субстратом. (D) поэтому неверно.
Итак, правильный ответ (А). Оптимальная температура – это температура, при которой фермент функционирует лучше всего.
Оптимальная температура для ферментов: простое объяснение
Знаете ли вы, почему существует оптимальная температура для ферментов? Это даже имеет значение? Читайте дальше, чтобы узнать, почему это важно знать и как эти знания могут помочь улучшить вашу лабораторную работу.
Какая оптимальная температура для ферментов?
Мы используем ферменты в лаборатории по целому ряду причин. Они могут варьироваться от ферментов рестрикции для клонирования до ДНК-полимераз для амплификации ДНК.
Ферменты из E. coli или теплокровных животных, как правило, имеют оптимальную температуру около 37°C, тогда как ферменты из термальных вентиляционных бактерий имеют гораздо более высокие оптимальные температуры.
Это имеет смысл, если учесть общие температуры, с которыми сталкивается каждый. Теплокровные животные имеют внутреннюю температуру около 37°C, в то время как бактерии, живущие в термальных жерлах, имеют обычные температуры, намного превышающие эту температуру.
Однако вы можете не понять , почему ферменты обладают наилучшей каталитической активностью в этих узких температурных диапазонах. Это обнадеживающе просто, и мы объясним подробнее ниже, где вы также узнаете, почему понимание оптимальных условий для ваших ферментов может означать разницу между успехом эксперимента и неудачей!
Почему ферменты имеют оптимальную температуру?
Химики придерживаются эмпирического правила, согласно которому повышение температуры на 10°C удваивает скорость реакции. Это правило в общих чертах выводится из уравнения Аррениуса и изображено на рисунке 1. По мере повышения температуры увеличивается и кинетическая энергия реагентов. Эта повышенная кинетическая энергия означает, что реагенты с большей вероятностью столкнутся с энергией, достаточной для протекания реакции, поэтому чем выше температура, тем выше скорость реакции.
Первая часть профиля скорости реакции (показана зеленым цветом на рис. 1), где скорость увеличивается с температурой, соответствует уравнению Аррениуса. Другими словами, чем выше температура, тем выше активность фермента! Если бы фермент был полностью стабилен даже при высоких температурах, скорость реакции продолжала бы увеличиваться с повышением температуры до тех пор, пока не произошло бы что-то еще, например, испарился бы один из реагентов.
Скорость реакции начинает выходить на плато, а затем падает в выделенной желтым цветом части графика на рисунке 1. Это связано с тем, что температура приближается к точке, при которой фермент начинает подвергаться термической денатурации (и, следовательно, структура белка повреждается). , что приводит к потере активности фермента).
При еще более высоких температурах (заштрихованная оранжевым цветом часть на рис.
1) фермент полностью денатурирует и не сохраняет никакой активности.
Температура, при которой происходит денатурация, зависит от структуры фермента, что, в свою очередь, связано с его эволюционным происхождением. Таким образом, Ферменты E. coli эволюционировали, чтобы справляться с температурой около 37°C. Напротив, ферменты бактерий термальных источников были вынуждены эволюционировать, чтобы они могли оставаться стабильными при гораздо более высоких температурах.
Таким образом, оптимальная температура фермента представляет собой компромисс между зависимостью аррениусовского типа от температуры (чем горячее реакция, тем выше скорость) и нестабильностью фермента по мере приближения и достижения температуры денатурации.
Так почему же вы должны заботиться об оптимальной температуре для ферментов?
Теоретическая химия — это хорошо, но почему вы, как лабораторный биолог, должны беспокоиться об оптимальной температуре для ферментов? Проще говоря (и довольно драматично!), забота об оптимальной температуре ферментов, которые вы используете в лаборатории, может быть разницей между успехом эксперимента и провалом эксперимента!
Таблица 1: Оптимальные рабочие температуры для обычно используемых ферментов в лаборатории.
Фермент 9ДНК 087 | |
Протеазы | |
Ферменты рестрикции |
Оптимальные температуры для ряда ферментов, обычно используемых в лаборатории, показаны в таблице 2.
Как видите, существует довольно большой диапазон, от 75 до 80ºC в течение Taq полимераза при температуре до 25ºC для ДНК-лигазы.
Поэтому важно всегда сверяться с руководством производителя по оптимальной температуре для вашего конкретного фермента. Если нет, и вы случайно используете слишком высокую температуру, вы рискуете денатурировать ферменты и потерять их желаемую активность.
Так, например, если вы инкубируете фермент ДНК-лигазу с клонирующими фрагментами при температуре выше оптимальной, правильное лигирование не получится! В качестве альтернативы, если вы проводите ПЦР с Taq полимеразы при температуре ниже оптимальной, вы не получите максимально возможную активность вашего фермента. Это может привести к снижению выхода продукта ПЦР! Важно, чтобы вы использовали оптимальную температуру ферментов в своей лабораторной работе, чтобы обеспечить их наилучшую активность и, следовательно, наилучшие выходы желаемого продукта!
Почему ферменты имеют оптимальную температуру Резюме
Оптимальная рабочая температура фермента является результатом взаимодействия между химией, где более высокие температуры приводят к более быстрым реакциям, и биологией, где белки денатурируют при определенных температурах.
