Оптимальная температура для: Оптимальная температура воздуха в коровнике, нормы

Содержание

Какая температура должна быть в бане? Поддержание оптимальной температуры.

  Температура, градусы по Цельсия Влажность, проценты
Русская баня 60-90 50-90
Финская сауна 70-110 5-15
Турецкий хамам 40-50 80-100
Инфракрасная сауна 35-50 40-60

О пользе банных процедур говорит тот факт, что традиции парения присутствуют в культуре многих народов. К примеру, можно вспомнить римские термы, турецкий хамам, финскую сауну и даже японскую офуро. Однако как бы хороши они ни были, им не дано сравниться с настоящей русской баней. Крепко протопленная парная, источающая медовый аромат липовая обшивка, запах запаренных веников и легкий «белый» пар — русская баня дарит ни с чем несравнимое удовольствие. Впрочем, все это верно только при условии поддержания правильного температурного и влажностного режима. Поэтому именно он станет темой сегодняшнего разговора.

Какова оптимальная температура и влажность в парилке?

Прежде всего, нужно сказать, что универсального ответа на этот вопрос не существует. И влажность, и температура в бане варьируются довольно в широких пределах. Если же говорить об усредненных показателях, то это примерно 60-80º С, при относительной влажности воздуха 50-20%. Для их измерения в парной часто размещают специальные приборы, но настоящие мастера банного дела прекрасно обходятся и без них.

В нашей стране издревле говорили «приготовить баню». Как будто речь идет о вкусном праздничном блюде. Так оно и есть. Приготовить полезный легкий или, как еще говорят, «вкусный» пар могут только настоящие мастера. Каждый из них имеет свои секреты, которыми не спешит делиться. Впрочем, кое-какие моменты известны довольно широко. К примеру:

  • Если «поддавая парку» вы слышите шипение, значит, камни не достаточно прогреты. Пар получится влажным и тяжелым. Хорошо раскаленные камни светятся глубоким вишневым цветом (в случае прямого нагрева огнем), или не светятся, но нагреты настолько, что при подаче на них воды слышен характерный глухой хлопок.

  • Комфортную температуру и влажность можно определить и без измерительных приборов. Залезьте на полок. Если лежать на нем комфортно (горячо, но приятно), значит все сделано правильно. Способ простой, но как показывает практика достаточно эффективный.

  • Пол и на полок начинают подсыхать? Пора снова поддать парку. Делать это нужно аккуратно, чтобы не залить каменку и не утяжелить воздух. Не стоит выливать на камни полный ковш воды. Поддавайте ее мелкими порциями по 50-70 мл. Старайтесь разбрызгивать воду максимально широко — веером.

Существует и еще одна разновидность русской бани — так называемый огненный пар. В этом случае максимальная температура в бане значительно превышает среднюю. А вот уровень влажности лишь немного ниже нормы — около 50%. Посещение такой парной приводит к мобилизации всех внутренних резервов организма, а потому отлично восстанавливает жизненные силы.

В заключение отметим, что не стоит гнаться за рекордами. Настоящий мастер банного дела и при 60º С в парной получит легкий пар, а неумеха зальет и самые горячие камни. Поэтому лучше брать умением. Температура в бане — не главное. Главное — комфорт и польза.


Какая температура считается нормальной для всех компонентов компьютера и что делать с перегревом? | Видеокарты | Блог

Температура компонентов компьютера является важным фактором стабильной работы системы. Перегрев может вызывать зависание, подтормаживание и отключение компьютера во время игры или при другой продолжительной нагрузке. Серьезный перегрев компонентов напрямую отражается не только на производительности, но и на сроке их службы. Тогда какая температура будет оптимальной для вашего компьютера, а когда пора беспокоиться?

Согласно правилу «10 градусов», скорость старения увеличивается вдвое при увеличении температуры на 10 градусов. Именно поэтому нужно периодически следить за температурными показателями комплектующих, особенно в летнее время.

Процессор

Самый верный способ узнать максимально допустимую температуру процессора — посмотреть спецификацию к устройству на сайте производителя конкретно вашего изделия. В ней помимо перечисления всех характеристик будет указана и максимальная рабочая температура.

Не стоит думать, что все нормально, если у вас стабильные 90 °C при максимально допустимых 95-100 °C. Оптимально температура не должна превышать 60-70 °C во время нагрузки (игры, рендеринга), если только это не какое-то специальное тестирование на стабильность с чрезмерной нагрузкой, которая в повседневной жизни никогда не встретится. 

Сейчас у большинства устройств есть технология автоматического повышения тактовой частоты (Turbo Boost). 

Например, если базовая частота AMD Ryzen 3700X составляет 3.6 ГГц, то в режиме Turbo Boost он может работать на частоте 4.4 ГГц при соблюдении определенных условий. Одно из этих условий — температура.

При превышении оптимальной температуры возможно незначительное снижение максимальной частоты работы. В момент, когда температура приближается к максимально допустимой, частота понижается уже сильнее. Это в конечном счете оказывает влияние на производительность, именно поэтому оптимальной температурой принято считать 60-70 °C. 

В эти пределы по температуре и заложена максимальная производительность для устройства. 

Температура процессора напрямую связана с системой охлаждения, поэтому, если вы берете высокопроизводительный процессора как AMD Ryzen 3900X или 10900к, на системе охлаждения лучше не экономить.

Видеокарта

С видеокартами все примерно точно так же. Только помимо информации в спецификации, можно посмотреть зашитые в Bios устройства максимальные значения температуры.

Для обоих производителей, в зависимости от серии видеокарт, максимальная температура находится пределах от 89 до 105 °C.
Посмотреть их можно с помощью программы GPU-Z или AIDA64.

Данную информацию так же можно посмотреть на сайте https://www.techpowerup.com/vgabios/

Помимо температуры самого ядра важное значение имеет и температура других компонентов видеокарты: видеопамяти и цепей питания.

Есть даже тестирование видеокарт AMD RX 5700XT от разных производителей, где проводились замеры различных компонентов на видеокарте.

Как можно видеть, именно память имеет наибольшую температуру во время игры. Подобный нагрев чипов памяти присутствует не только у видеокарт AMD 5000 серии, но и у видеокарт Nvidia c использованием памяти типа GDDR6.

Как и у процессоров, температура оказывает прямое влияние на максимальную частоту во время работы. Чем температура выше, тем ниже будет максимальный Boost. Именно поэтому нужно уделять внимание системе охлаждения при выборе видеокарты, так как во время игры именно она всегда загружена на 100 %.

Материнская плата

Сама материнская плата как таковая не греется, на ней греются определенные компоненты, отвечающие за питание процессора, цепи питания (

VRM). В основном это происходит из-за не совсем корректного выбора материнской платы и процессора.

Материнские платы рассчитаны на процессоры с разным уровнем энергопотребления. В случае, когда в материнскую плату начального уровня устанавливается топовый процессор, во время продолжительной нагрузки возможен перегрев цепей питания.  В итоге это приведет либо к сбросу тактовой частоты процессора, либо к перезагрузке или выключению компьютера. 

Также на перегрев зоны VRM влияет система охлаждения процессора. Если с воздушными кулерами, которые частично обдувают околосокетное пространство, температура находится в переделах 50-60 °C, то с использованием жидкостных систем охлаждения температура будет уже значительно выше.

В случае с некоторыми материнскими плата AMD на X570 чипсете, во время продолжительной игры возможен перегрев южного моста, из-за не лучшей компоновки.

Предел температуры для системы питания материнской платы по большому счету находится в том же диапазоне — 90–125 °C. Также при повышении температуры уменьшается КПД, при уменьшении КПД увеличиваются потери мощности, и, как следствие, растет температура. Получается замкнутый круг: чем больше температура — тем ниже КПД, что  еще больше увеличивает температуру. Более подробно узнать эту информацию можно из Datasheet использованных компонентов на вашей материнской плате. 

Память

Память типа DDR4 без учета разгона сейчас практически не греется, и даже в режиме стресс тестирования ее температура находится в пределах 40–45 °C. Перегрев памяти уменьшает стабильность системы, возможна перезагрузка и ошибки в приложениях, играх.

Для мониторинга за температурой компонентов системы существует множество различных программ.

Если речь идет о процессорах, то производители выпустили специальные утилиты для своих продуктов. У Intel это Intel Extreme Tuning Utility, у AMD Ryzen Master Utility. В них помимо мониторинга температуры есть возможность для настройки напряжения и частоты работы. Если все же решитесь на разгон процессора, лучше это делать напрямую из Bios материнской платы.

Есть также комплексные программы мониторинга за температурой компьютера. Одной из лучших, на мой взгляд, является HWinfo.

  • HWinfo — бесплатная и мощная утилита, с помощью которой можно получить детальную информацию об аппаратных компонентах вашего компьютера.
  • HWMonitor — бесплатная утилита, предназначенная для мониторинга аппаратных значений компьютера. 
  • AIDA64 — программа для анализа, тестирования и мониторинга компьютера.
  • MSI Afterburner — самая известная и широко используемая утилита для разгона видеокарт от Nvidia и AMD, но может применяться и в качестве мониторинга температуры.
  • GPU Z — программа для отображения технической информации о видеоадаптере.

Чем чреват перегрев — ускоренная деградация чипов, возможные ошибки

Перегрев компонентов в первую очередь чреват падением производительности и нестабильностью работы системы. Но это далеко не все последствия. 

При работе на повышенных температурах увеличивается эффект воздействия электромиграции, что значительно ускоряет процесс деградации компонентов системы. 

Эффект электромиграции связан с переносом вещества в проводнике при прохождении тока высокой плотности. Вследствие этого происходит диффузионное перемещение ионов. Сам процесс идет постоянно и крайне медленно, но при увеличении напряжения и под воздействием высокой температуры значительно ускоряется. 

Под воздействием электрического поля и повышенной температуры происходит интенсивный перенос веществ вместе с ионами. В результате появляются обедненные веществом зоны (пустоты), сопротивление и плотность тока в этой зоне существенно возрастают, что приводит к еще большему нагреву этого участка. Эффект электромиграции может привести к частичному или полному разрушению проводника под воздействием температуры или из-за полного размытия металла.

Это уменьшает общий ресурс работы и в дальнейшем может привести к уменьшению максимально стабильной рабочей частоты или полному выходу устройства из строя и прогару. Именно высокая температура ускоряет процесс старения компьютерных чипов.

Как бороться с перегревом

Сейчас, особенно в летнюю пору, можно попробовать открыть боковую створку корпуса или заняться оптимизацией построения воздушных потоков внутри него.

Также в борьбе с высокой температурой может помочь чистка от пыли и замена термопасты, в некоторых случаях будет достаточно и этого. 

И, пожалуй, самый радикальный и дорогостоящий способ снижения температуры — замена системы охлаждения CPU и GPU.

На мой взгляд, самый эффективный способ без затрат уменьшить нагрев и повысить производительность это Downvolting (даунвольтинг).

Даунвольтинг — это уменьшение рабочего напряжения, подаваемого на процессор или видеокарту во время работы. Это ведет к уменьшению энергопотребления и, как следствие, к уменьшению температуры.

Для видеокарт NVIDIA даунвольтинг осуществляется с использованием программы MSI Afterburner.

В ней вы для каждого значения частоты подбираете собственное напряжение.  Он еще называется даунвольтинг по курве (кривой). 

Таким способом можно уменьшить потребление видеокарты примерно на 20-30 %, что положительно отразится на рабочей температуре и тактовой частоте.

На первый взгляд разница между температурой не столь значительная и составляет всего 8-9°C, однако вместе с температурой понизилась и скорость оборотов вентилятора, примерно на 500. В конечном счете за счет даунвольтинга мы снижаем не только температуру, но и шум системы охлаждения. Если же вы ярый фанат низких температур, отрегулировав кривую оборотов вентилятора, можно добиться значительно большего падения температуры.

Вопреки бытующим заблуждениям, даунвольтинг не оказывает какого-либо отрицательного влияния на производительность видеокарты.

Default Voltage

Downvolting

Для даунвольтинга видеокарты

AMD не потребуется даже отдельная утилита — все уже реализовано производителем в настройках драйвера.

Даунвольтинг не только уменьшает рабочую температуру, но и увеличивает производительность за счет того, что у всех устройств заложено ограничение по потребляемой энергии.

В случае с видеокартами AMD, уменьшение рабочего напряжения уменьшает энергопотребление и дает возможность видеокарте функционировать на заявленных частотах без упора в лимит энергопотребления, не прибегая к его расширению.

У данной видеокарты он составляет 160 Вт, что и можно наблюдать на первом графике.

Default Voltage

Downvolting

С процессорами дела обстоят несколько сложнее, однако они также поддаются даунвольтингу. Но это уже совсем другая история.


Существуют максимальные показатели рабочих температур. Обычно это 90–105 °C, установленные производителем. Как минимум, нужно стараться не превышать эти значения, однако оптимально температура компонентов компьютера не должна превышать 60–70 °C во время повседневных нагрузок. Тем самым вы будете иметь максимальную производительность системы и долгий срок службы, а так же практически бесшумный режим работы системы охлаждения. Именно поэтому не стоит сильно экономить на системе охлаждения компьютера. 

Какая температура в бане в парилке должна быть: от оптимальной до максимальной

Баня – место для отдыха, душевного равновесия, оздоровления и получения удовольствия. Чтобы результат после посещения был положительным, чтобы не нанести вред здоровью и самочувствию, необходимо знать особенности разных видов бань и оптимальную температуру в них. Огромное значение имеют показатели влажности и температуры.

Разновидности бань

Бани различаются своим микроклиматом – в них разные параметры влажности и различный температурный режим. Поэтому важно учитывать, какому типу бани отдавать предпочтение.

1. Русская баня. Здесь преобладает повышенная влажность и невысокая температура воздуха. Повышают влажность  таким способом: камни,  раскаленные в специальной печи, поливают водой.  В парной температурные показатели  могут достигать 60-70 0 С при высокой влажности (до 90%). В такой атмосфере прогревается весь организм человека, его мышцы и суставы. В русской бане существует традиция пользоваться вениками, которые «работают» как массажеры. После пребывания в парной все органы лучше снабжаются кровью, расслабляется мышечная мускулатура, через открытые поры  выводятся из организма продукты обмена.

2. Турецкая баня. Температурные параметры, показатели влажности имеют отличие от показателей в русской бане. Здесь нагрузка на организм человека слабее и посещение бани переносится легче. Воздух нагревается до температуры 500 , влажность может достигать 100%. Несмотря на низкую температуру, пар здесь получается густой. Время нахождения в турецкой бане может быть более длительное, если сравнивать с русской.

3. Финская сауна. Показатели влажности в ней значительно ниже, чем в других видах  бань. Она отличается сухим воздухом и высокой температурой. Такие условия не все хорошо переносят – может появиться сухость во рту, дискомфорт в носу. Оптимальная температура в сауне близка к отметке 900 С, но может достигать и 1100 С. В то же время влажность всего 10-15%.

Параметры температуры и влажности

В банях различают три зоны: раздевалка, предбанник, парилка. В помещении, выделенном под  раздевалку, поддерживается температура в пределах  250 С, влажность – до 60%, в предбаннике – температура 27-290 С,  влажность – 80%.  В парилке русской бани температура может быть в пределах от 50 до 900 С, влажность – около 70%. Температура поднимается медленно и организм адаптируется к высокой температуре. В водоеме температура воды в пределах 10-250 С, чтобы были ощущения контраста после пребывания в парной.

Проводились исследования для определения оптимальных параметров  температуры и продолжительности нахождения в парилке, которые может выдерживать человеческий организм. По результатам исследований, сделали вывод, что чем больше температура, тем короче продолжительность пребывания в парной, а именно:

  • при температуре 710 С – продолжительность пребывания – 1 час;
  • 820 С – 49 минут;
  • 930 С  – 33 минуты.

Для постоянного контроля микроклимата в бане (температуры и влажности), устанавливают специальные регистрирующие приборы. Чтобы повысить влажность, можно  поливать раскаленные камни водой, когда она высокая – немного приоткрывать дверь. Когда сильный жар, придерживаться совета: находиться дальше от источника жара (печи), пересесть на полку пониже.

При достижении влажности  90-100%, температура в парной не должна подниматься выше 700 С. При посещении парилки пожилыми людьми или людьми, имеющими проблемы со здоровьем, необходимо поддерживать для них температуру в пределах 550 С. При низкой влажности, температура  может быть выше. Выделение пота происходит более интенсивно, когда воздух сухой и жаркий.

Оптимальная температура для ферментативной активности: определение и обзор — видео и расшифровка урока

Ферменты и денатурация

Когда учащиеся проверяют реакцию каталазы в более холодных условиях, она протекает намного медленнее, чем при комнатной температуре. Это указывает на то, что более низкие температуры снижают скорость ферментативной функции. И наоборот, студенты, нагревающие фермент, обнаруживают, что реакция происходит намного быстрее, чем при комнатной температуре. Это указывает на то, что повышение температуры увеличивает скорость ферментативной функции.

Однако это верно только до определенной степени. Студенты, которые кипятят свой фермент, обнаруживают, что он перестает функционировать, потому что фермент полностью денатурирован . Денатурация фермента разрушает его, и он больше не функционирует. Все эти факты можно отобразить в виде графика, как показано здесь:

Температура и функция фермента

Здесь мы видим, что ферменты работают быстрее при повышении температуры, но слишком сильное нагревание фермента денатурирует его.Все ферменты имеют оптимальную температуру. На приведенном в качестве примера графике эта температура составляет около 40°С, но для разных ферментов она будет разной.

Например, у холодноводной рыбы, такой как форель, оптимальная температура фермента намного ниже. С другой стороны, для бактерий, живущих внутри горячих источников, оптимальная температура намного выше. Важно помнить, что независимо от оптимальной температуры все ферменты следуют одному и тому же основному шаблону, показанному на графике. Функция фермента увеличивается с повышением температуры, если только вы не перегреваетесь, тогда функция прекращается.

Краткий обзор урока

Многие реакции, протекающие в вашем организме, происходят благодаря ферментам. Ферменты — это специализированные белки, ускоряющие скорость химических реакций. Примером одного из таких ферментов является каталаза. Каталаза представляет собой фермент, обычно встречающийся в живых организмах. При повышении температуры фермента скорость его реакции будет увеличиваться. Скорость реакции показывает, насколько быстро работает фермент. Это будет продолжаться до тех пор, пока фермент не станет слишком горячим, что вызовет его денатурацию .Денатурация фермента означает его разрушение.

Оптимальная температура может быть параметром, вводящим в заблуждение при характеристике и применении ферментов

Abstract

Оптимальная температура обычно определяется при характеристике ферментов. Поиск в базе данных PubMed по «оптимальной температуре» и «ферментам» дал более 1700 рукописей, сообщающих об этом параметре за последние пять лет. Здесь мы показываем, что оптимальная температура не является постоянной величиной.Каталитическую активность мезофильной β-глюкозидазы Sfβgly определяли при разных температурах, используя разные времена анализа и концентрации фермента. Мы заметили, что оптимальная температура для Sfβgly изменилась на 5°C просто за счет изменения продолжительности анализа, и это было обратно пропорционально концентрации фермента. Эти наблюдения основаны на том факте, что вблизи температуры плавления термическая денатурация постоянно снижает концентрацию активного фермента по мере проведения анализа. Таким образом, поскольку скорость денатурации увеличивается с повышением температуры, колоколообразные кривые, наблюдаемые на «графиках активности по сравнению с температурой », возникают только в том случае, если фермент денатурирует при оптимальной температуре и выше, что было подтверждено с использованием термостабильной β-глюкозидазы bglTm. .Таким образом, оптимальная температура вряд ли отражает внутреннее свойство фермента и фактически является простым следствием условий анализа. Таким образом, принятие «оптимальной температуры», определенной в лабораторных условиях для крупномасштабных применений, которые различаются продолжительностью анализа и концентрацией фермента, может привести к снижению выхода и финансовым потерям.

Образец цитирования: Алмейда В.М., Марана С.Р. (2019) Оптимальная температура может быть вводящим в заблуждение параметром при характеристике и применении ферментов.ПЛОС ОДИН 14(2): e0212977. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0212977

Редактор: Andy T. Y. Lau, Медицинский колледж Шаньтоуского университета, КИТАЙ

Поступила в редакцию: 26 ноября 2018 г.; Принято: 12 февраля 2019 г.; Опубликовано: 22 февраля 2019 г.

Авторское право: © 2019 Алмейда, Марана. Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Все соответствующие данные содержатся в рукописи и файлах вспомогательной информации.

Финансирование: Эта работа финансировалась Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) – Финансовый код 001, FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo) [Грант 16/22365-9] и CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico). Спонсоры не участвовали в разработке исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

Введение

Ферменты использовались в качестве биотехнологических инструментов на протяжении десятилетий. Первый патент, сообщающий об использовании фермента, был зарегистрирован в 1894 г. [1]. В последнее время расширилось применение ферментов, в том числе в производстве биотоплива, в качестве моющих добавок, при очистке сточных вод, в процессах текстильной промышленности, в целлюлозно-бумажной промышленности, а также для улучшения качества продуктов питания и напитков [1].Мировой рынок ферментов в 2016 г. оценивался в 5 млрд долларов США [2]. Кроме того, ферменты являются основными мишенями для лекарственных средств, рынок которых в 2017 г. оценивался примерно в 160 млрд долларов США [1, 2].

Естественно, экономическое и медицинское значение ферментов вызывает повышенный интерес к производству и характеристике ферментов.

Оптимальная температура обычно определяется при характеристике ферментов. Например, поиск по словам «оптимальная температура» и «ферменты» в базе данных PubMed выдал 232 рукописи, опубликованные в 2017 году.За последние пять лет об этом параметре сообщалось более чем в 1700 рукописях. Несмотря на широкое применение, оптимальная температура на самом деле не является константой, отражающей внутреннее свойство фермента, как ранее обсуждалось в учебниках по фундаментальной энзимологии [1, 3].

В попытке привлечь внимание к этому противоречию и его потенциальным ловушкам мы представляем объективную экспериментальную демонстрацию мимолетной природы оптимальной температуры с помощью двух гомологичных ферментов, мезофильного (Sfβgly из Spodoptera frugiperda ; UniProt O61594) и термостабильная (bglTm Thermatoga maritima ; UniProt Q08638) β-глюкозидаза.

Вкратце, мы показываем, что оптимальная температура является относительным термином, зависящим от продолжительности анализа и концентрации белка, используемых при характеристике ферментов. Из-за этой зависимости от условий, которые легко меняются между исследованиями характеристик и крупномасштабными приложениями, слепое использование оптимальной температуры может привести к финансовым потерям и потерям эффективности. Таким образом, эта работа выходит за рамки простого академического вопроса и может способствовать эффективному биотехнологическому использованию ферментов.

Материалы и методы

Экспрессия и очистка Sfβgly и bglTm

Получение и очистку Sfβgly и bglTm проводили, как описано ранее [4, 5]. Вкратце, ДНК, кодирующая белки Sfβgly и bglTm, отдельно клонировали в плазмиды pET46 и pLate51, соответственно, которые затем трансформировали в E. Клетки coli BL21 (DE3) с использованием теплового шока (30 мин на льду, 40 с при 42°C, затем 5 мин на льду). Клетки с рекомбинантными векторами культивировали при 37°С и 200 об/мин в 500 мл богатой среды (бульон Луриа), содержащей антибиотики (50 мкг/мл ампициллина для бактерий, содержащих вектор pLate51, и 100 мкг/мл карбенициллина для бактерий с pET46) до оптического плотность при 600 нм 0.6 было достигнуто. Затем индуцировали экспрессию рекомбинантного белка добавлением 1 мМ изопропил-β-тиогалактопиранозида (ИПТГ) и инкубацией бактерий в течение 24 ч при 20°С и 200 об/мин. Затем бактериальные клетки центрифугировали при 7000 x g и 4°C в течение 30 мин. Осадки ресуспендировали в 5 мл буфера для лизиса (10 мМ натрий-фосфатного буфера, pH 7, с 100 мМ NaCl и 20 мМ имидазола) и разрушали обработкой ультразвуком с использованием 5 12-секундных импульсов с выходом 3 в Branson Sonifier 250 (Branson Instruments, Стэнфорд, Коннектикут, США).После еще одного цикла центрифугирования в тех же условиях супернатант собирали и осторожно смешивали с нитрилоуксусной смолой никеля (Qiagen, Валенсия, Калифорния, США) (200 мкл смолы на каждый 1 мл супернатанта) в течение 30 мин при 6°C. Белки-загрязнители, адсорбированные на смоле, удаляли промыванием лизирующим буфером (10 циклов ресуспендирования и центрифугирования). Рекомбинантные белки, специфически связанные со смолой, элюировали 10 мМ натрий-фосфатным буфером при рН 7, содержащим 100 мМ NaCl и 500 мМ имидазол.После элюции очищенные белки переносили в 100 мМ цитратно-фосфатный буфер при рН 6 с использованием колонок для обессоливания High Trap (GE HealthCare, Little Chalfont, UK). Чистоту образцов анализировали с помощью SDS-PAGE [6] (S1 Fig).

Анализ оптимальной температуры

Ферментативную активность Sfβgly и bglTm определяли с использованием субстрата p -нитрофенил β-D-глюкопиранозида (NPβGlc; 6 мМ) по поглощению при 415 нм после высвобождения p -нитрофенолата.Эта концентрация субстрата соответствовала десятикратной концентрации К м NPβGlc [5, 7]. Субстраты и ферменты готовили в 100 мМ цитратно-фосфатном буфере при рН 6. Анализы проводили при 29, 33, 37, 42 и 46°С в течение не менее 100 мин. Ферментативную реакцию останавливали каждые 10 мин добавлением 250 мМ карбоната натрия при рН 11. Экспериментальный продукт по сравнению с временными данными подгоняли к линейному уравнению [P] t = [P] 0 + v t при температуре анализа от 29 до 37°C и в экспоненциальное уравнение [P] t = [P] 0 + A e кт при температуре анализа 42 и 46°C с использованием Происхождение 8.0 (OriginLab Corporation; Нортгемптон, США) (рис. S2). [P] t — концентрация продукта в момент времени t, а [P] 0 — исходная концентрация продукта. В линейном уравнении термин « v » представляет собой начальную скорость реакции, которая прямо пропорциональна активности фермента (мкмоль/мин, т. е. ед.). В экспоненциальном уравнении термин «A» является предэкспоненциальным множителем, а «k» — константой приращения [P]. Ферментативную активность в разные моменты времени на кривых [P] и t рассчитывали на основе производной первого порядка, определенной с помощью Origin 8.0 софт. В линейных кривых первая производная равна наклону « v ». Отклонения первой производной, т.е. ферментативной активности, рассчитывали на основе 3 анализов при каждой температуре (S2 рис.). Ошибки относительных активностей (таблицы S1–S3) рассчитывали путем распространения отклонений первой производной по уравнению c = (a 2 + b 2 ) 1/2 , где «a» и «b» — процентные отклонения двух первых производных, а «с» — процентная ошибка их относительной активности [8].

Результаты и обсуждение

Чтобы продемонстрировать, что оптимальная температура фермента зависит от условий анализа, β-глюкозидазу Sfβgly подвергали «классической» процедуре определения оптимальной температуры, т.е. ее активность определяли при различных температурах (от 29 до 46 °С) с использованием той же концентрации фермента. Затем определяли активность Sfβgly в ходе анализа при фиксированной температуре с использованием первой производной в определенных точках кривой произведения по сравнению с (рис. S2).На основании этих результатов относительная активность Sfβgly была рассчитана в разное время (от 10 до 120 минут), что позволило изучить, как развивались графики оптимальной температуры во время анализа одного и того же фермента (рис. 1).

Рис. 1. Влияние продолжительности анализа на оптимальную температуру фермента.

A) Относительная активность Sfβgly во время анализов при различных температурах. (фиолетовый крест) 29°С; (синий кружок) 33°С; (голубой ромб) 37°С; (красный квадрат) 42°С; (зеленый треугольник) 46°C.Вертикальные пунктирные линии показывают три разных времени анализа (20, 60 и 120 мин). Относительная активность при 42 и 37°C в эти моменты анализа представлена ​​в круглых прямоугольниках, иллюстрирующих сдвиг оптимальной температуры на протяжении всего анализа. B) Изменения оптимальной температуры в результате изменения продолжительности ферментативного анализа. Красный кружок и стрелки указывают на снижение активности фермента при 42°C, которая была оптимальной температурой в более коротком анализе. Синий кружок и стрелка иллюстрируют увеличение относительной активности при 37°C, которая была оптимальной температурой только для более продолжительных анализов.Концентрация фермента составляла 140 нМ. Этот полный набор данных (средняя относительная активность и соответствующие отклонения) представлен в таблице S1.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0212977.g001

Обзор рис. 1 показывает, что относительное положение данных об активности, связанных с каждой температурой, изменяется со временем анализа (рис. 1А). Например, через 20 мин наибольшая относительная активность, т. е. оптимальная температура, наблюдалась при 42 °С. Наоборот, через 60 мин оптимальная температура составляла 37 °С.Таким образом, оптимальная температура изменялась на 5 °С за счет модификации продолжительности анализа, в то время как остальные условия (концентрация фермента и субстрата и буфер) оставались постоянными. Что еще более драматично, в 120-минутном анализе относительная активность при 42 °C — прежней оптимальной температуре — упала всего до 50%. Таким образом, графики влияния температуры на относительную активность фермента для разной продолжительности анализа ясно показывают разные формы и максимумы, т. е. оптимальные температуры, даже при получении из одного и того же фермента (рис. 1В).

В качестве дополнительной демонстрации того, что оптимальная температура не является постоянным параметром, описанный выше эксперимент был повторен с использованием двух различных концентраций Sfβgly (рис. 2). Ясно, что относительное расположение данных об активности менялось по-разному в ходе анализа для экспериментов, проведенных с 85 и 280 нМ Sfβgly. Графики влияния температуры на активность фермента, полученные с использованием данных 20-минутных анализов, показали, что оптимальная температура для 280 нМ Sfβgly составляла 42 °C (рис. 2А), тогда как оптимальная температура для этого же фермента при 85 нМ составляла 37 °C. (рис. 2В).Следовательно, на оптимальную температуру также влияла концентрация фермента.

Рис. 2. Влияние концентрации фермента на оптимальную температуру.

A) Относительная активность Sfβgly во время анализов при различных температурах в экспериментах с использованием 280 нМ Sfβgly и B) 85 нМ Sfβgly. (фиолетовый крест) 29°С; (синий кружок) 33°С; (голубой ромб) 37°С; (красный квадрат) 42°С; (зеленый треугольник) 46°C. На вставках показан график оптимальной температуры для 20-минутных анализов при каждой концентрации фермента.Сравнение вставленных графиков иллюстрирует сдвиг оптимальной температуры из-за разбавления фермента. Этот полный набор данных (средняя относительная активность и соответствующие отклонения) представлен в таблице S2.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0212977.g002

В заключение следует отметить, что оптимальная температура менялась при изменении времени анализа и концентрации фермента. Таким образом, это не параметр, отражающий внутреннее свойство фермента, а просто следствие условий анализа.

Молекулярная основа наблюдаемых модификаций относительной активности и оптимальной температуры основана на том факте, что популяция ферментов не находится в термодинамическом равновесии в «классической процедуре» для оценки оптимальной температуры. Вкратце, при температурах, близких к температуре плавления фермента и выше ( T m ), концентрация активного фермента непрерывно снижается в ходе анализа из-за термической денатурации белка. Скорость денатурации белка значительно ниже T m , поэтому концентрация активного фермента в этом интервале температур не меняется.Кроме того, чем выше температура, тем большая часть населения субстрата достигает переходного состояния, что увеличивает скорость реакции. Эти тенденции одновременны на протяжении всего анализа активности фермента. Таким образом, при температурах, которые позволяют снижению активности фермента, вызванному денатурацией белка, преодолеть увеличение скорости реакции, вызванное температурой, обнаруженная активность фермента падает в ходе анализа. Напротив, при температурах, при которых не происходит денатурации белка, обнаруженная активность не изменяется во времени.По этой причине данные об относительной активности изменяются в ходе анализа, а оптимальная температура смещается в сторону более низких значений.

Свидетельством этого смещения баланса является то, что более заметное снижение относительной активности наблюдалось в экспериментах, проведенных при 42 и 46 °C (рис. 1A), которые были ближайшими температурами к T m для Sfβgly (45 °C [9]). Более того, чем ниже концентрация Sfβgly, тем короче время, необходимое при 42 °C для термической денатурации, чтобы уменьшить популяцию активного фермента до фракции, меньшей, чем та, которая присутствует при 37 °C, при которой Sfβgly стабилен.Фактически, при 280 нМ Sfβgly потребовалось 70 минут при 42°C, чтобы снизить концентрацию активного фермента до уровня, при котором относительная активность была ниже, чем при 37°C (рис. 2А), тогда как эта точка переключения наступала при 40°C. мин с 140 нМ Sfβgly (рис. 1А). Наконец, при использовании самой низкой концентрации белка (85 нМ) данные об относительной активности для 42 и 37 ° C уже поменялись местами через 10 минут (рис. 2B).

Для выяснения предложенного выше механизма оптимального изменения температуры мы повторили те же эксперименты с термофильной β-глюкозидазой, bglTm, из Thermatoga maritima , которая имеет T m выше 95 °С [10], намного выше 46°С.Таким образом, bglTm стабилен в диапазоне температур, использованном в экспериментах, и, следовательно, популяция активного фермента не меняется в ходе анализа. Смещения баланса в зависимости от температуры анализа и фермента T m здесь не применимы, и, как и ожидалось, данные об относительной активности (рис. 3A) не меняли позиции с течением времени. Более того, «график оптимальной температуры» показывает непрерывно возрастающую линию, которая является результатом исключительно влияния температуры на вероятность достижения подложкой переходного состояния.Этот график не зависел от времени анализа (рис. 3В).

Рис. 3. Влияние продолжительности анализа на активность bglTm при различных температурах.

A) Относительная активность bglTm на протяжении всего анализа при различных температурах. (фиолетовый крест) 29°С; (синий кружок) 33°С; (голубой ромб) 37°С; (красный квадрат) 42°С; (зеленый треугольник) 46°C. B) Влияние времени анализа на относительную активность. Концентрация фермента составляла 7,5 нМ. Этот полный набор данных (средняя относительная активность и соответствующие отклонения) представлен в таблице S3.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0212977.g003

Таким образом, классические колоколообразные кривые «графиков оптимальной температуры» наблюдаются только в том случае, если фермент денатурирует во время анализа активности. Таким образом, можно задаться вопросом, целесообразно ли называть наивысшую точку этих графиков «оптимальной температурой».

Эти замечания выходят за рамки технических вопросов. Использование «оптимальной температуры» для характеристики фермента может привести к ошибочным кинетическим параметрам ( K m , K i и k cat ) из-за присутствия денатурированного белка в образцах во время анализа. определения начальной ставки.Важно отметить, что, учитывая зависимость от условий анализа, принятие «оптимальной температуры», определенной в лабораторных условиях для крупномасштабных применений, которые заметно различаются по продолжительности анализа и концентрации фермента, может привести к снижению скорости реакции, снижению выхода продукта и финансовых затрат. потери.

Дополнительная информация

S2 Рис. Определение активности фермента при различных температурах.

А – 280 нМ Sfβgly; B – 140 нМ Sfβgly; C – 85 нМ Sfβgly; Д – 7.5 нМ бглТм. Активность фермента определяли на основе наклона или первой производной в каждый момент времени. Более подробная информация представлена ​​в разделе «Материалы и методы».

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0212977.s002

(TIFF)

Благодарности

Благодарим J. Raveli Domingos за техническую помощь.

Каталожные номера

  1. 1. Пурич Д. Кинетика ферментов: катализ и контроль. Лондон: Эльзевир; 2010.
  2. 2. Мировые рынки ферментов промышленного назначения. BCC Research — отчеты об исследованиях рынка. 2018; https://www.bccresearch.com/market-research/biotechnology/enzymes-industrial-applications-report-bio030j.html
  3. 3. Сегель ИХ. Влияние рН и температуры. В: Кинетика ферментов: поведение и анализ ферментных систем быстрого равновесия и устойчивого состояния. Нью-Йорк: Wiley-Intersciences; 1993. стр. 926–941.
  4. 4. Бетон Д, Марана СР.Полустволы, полученные из β-гликозидазы (β/α)8 стволов, подвергаются процессу активации. ПЛОС Один. 2015 г.; 10: e0139673. пмид:26431042
  5. 5. Алмейда В.М., Фрутуозо М.А., Марана С.Р. Поиск независимых (β/α)4 субдоменов в (β/α)8 бочкообразной β-глюкозидазе. ПЛОС Один. 2018; 13: e0191282. пмид:29338043
  6. 6. Леммли Великобритания. Расщепление структурных белков при сборке головки бактериофага Т4. Природа. 1970 г.; 227: 680–685. пмид:5432063
  7. 7.Marana SR, Terra WR, Ferreira C. Роль аминокислотных остатков Q39 и E451 в определении субстратной специфичности β-гликозидазы Spodoptera frugiperda . Евр Дж Биохим. 2002 г.; 269: 3705–3714. пмид:12153567
  8. 8. Фершт А. Практические методы кинетики и равновесия. В: Структура и механизм в науке о белках. Нью-Йорк: WH Freeman and Company; 1999. Стр. 191–215.
  9. 9. Соуза В.П., Икегами К.М., Арантес Г.М., Марана С.Р.Термическая денатурация белка модулируется центральными остатками в сети структуры белка. ФЭБС Дж. 2016; 283: 1124–1138. пмид:26785700
  10. 10. Мехмуд М.А., Шахид И., Хуссейн К., Латиф Ф., Райока М.И. Термодинамические свойства β-глюкозидазы из Thermotoga maritima расширяют верхний предел термофильности. Белок Пепт Летт. 2014; 21: 1282–1288. пмид: 24939659

Влияние температуры на ферментативную реакцию

С повышением температуры увеличивается и скорость ферментативных реакций.Повышение температуры на десять градусов по Цельсию увеличивает активность большинства ферментов на 50-100%. Изменения температуры реакции всего на 1 или 2 градуса могут привести к изменению результатов на 10–20 %. Это увеличение происходит только до определенного момента, пока повышенная температура не нарушит структуру фермента. После того, как фермент денатурирован, он не может быть восстановлен. Поскольку каждый фермент отличается по своей структуре и связям между аминокислотами и пептидами, температура денатурации специфична для каждого фермента.Поскольку большинство животных ферментов быстро денатурируют при температуре выше 40°С, большинство ферментных определений проводят при несколько более низких температурах.

Рисунок 1. Влияние температуры на скорость реакции.

Со временем ферменты будут дезактивированы даже при умеренных температурах. Как правило, наиболее подходящим является хранение ферментов при температуре 5°C или ниже. Более низкие температуры приводят к более медленным химическим реакциям. Ферменты в конечном итоге становятся неактивными при отрицательных температурах, но восстанавливают большую часть своей ферментативной активности при повторном повышении температуры, в то время как некоторые ферменты теряют свою активность при замораживании.

Кинетическая энергия и внутренняя энергия

Температура системы в некоторой степени является мерой кинетической энергии молекул в системе. Столкновения между всеми молекулами увеличиваются с повышением температуры. Это связано с увеличением скорости и кинетической энергии, которое следует за повышением температуры. Чем выше скорость, тем меньше времени между столкновениями. Это приводит к тому, что большее количество молекул достигает энергии активации, что увеличивает скорость реакций.Поскольку молекулы также движутся быстрее, столкновения между ферментами и субстратами также увеличиваются. Таким образом, чем ниже кинетическая энергия, тем ниже температура системы и, аналогично, чем выше кинетическая энергия, тем выше температура системы.

При повышении температуры системы внутренняя энергия молекул в системе будет увеличиваться. Внутренняя энергия молекул может включать поступательную энергию, колебательную энергию и энергию вращения молекул, энергию, связанную с химическим связыванием молекул, а также энергию, связанную с несвязывающими взаимодействиями.Часть этого тепла может быть преобразована в химическую потенциальную энергию. Если это увеличение химической потенциальной энергии достаточно велико, некоторые из слабых связей, определяющих трехмерную форму активных белков, могут быть разорваны. Это может привести к термической денатурации белка и, таким образом, к его инактивации. Таким образом, слишком большое количество тепла может вызвать снижение скорости катализируемой ферментом реакции, поскольку фермент или субстрат денатурируют и становятся неактивными.

Оптимальная температура

Каждый фермент имеет температурный диапазон, в котором достигается максимальная скорость реакции.Этот максимум известен как температурный оптимум фермента. Оптимальная температура для большинства ферментов составляет около 98,6 градусов по Фаренгейту (37 градусов по Цельсию). Существуют также ферменты, которые хорошо работают при более низких и более высоких температурах. Например, у арктических животных есть ферменты, адаптированные к более низким оптимальным температурам; животные в пустынном климате имеют ферменты, адаптированные к более высоким температурам. Однако ферменты по-прежнему являются белками, и, как и все белки, они начинают разрушаться при температуре выше 104 градусов по Фаренгейту.Поэтому диапазон активности фермента определяется температурой, при которой фермент начинает активироваться, и температурой, при которой начинается разложение белка.

Сопутствующие услуги

Enzyme Kinetics
Энзимологические анализы

Для обсуждения более подробной информации об услуге, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Температурный стресс у растений – Как температура влияет на рост растений?

Влияет ли погода на рост растений? Это точно! Легко сказать, когда растение было забито морозом, но высокие температуры могут быть ничуть не менее вредными.Тем не менее, существует значительное несоответствие, когда речь идет о температурном стрессе у растений. Некоторые растения увядают, когда ртуть начинает подниматься, в то время как другие находятся в своих лучших проявлениях в крайностях, которые заставят более слабые растения просить о пощаде.

Как температура влияет на рост растений?

Высокие температуры по-разному влияют на рост растений. Наиболее очевидным является влияние тепла на фотосинтез, при котором растения используют углекислый газ для производства кислорода, и на дыхание, противоположный процесс, в котором растения используют кислород для производства углекислого газа.Эксперты из Колорадского государственного университета объясняют, что оба процесса усиливаются при повышении температуры.

Однако, когда температура достигает некомфортно высоких пределов (что зависит от установки), два процесса становятся неуравновешенными. Помидоры, например, попадают в беду, когда температура превышает 96 градусов по Фаренгейту (36 градусов по Цельсию).

Влияние температуры на растения широко варьируется и зависит от таких факторов, как воздействие солнечного света, отвод влаги, высота над уровнем моря, разница между дневными и ночными температурами и близость к окружающей каменной структуре (тепловая масса).

Влияет ли температура на рост семян?

Прорастание — это чудесное событие, в котором участвует ряд факторов, в том числе воздух, вода, свет и, конечно же, температура. Всхожесть увеличивается при более высоких температурах – до определенного предела. Как только семена достигают оптимальной температуры, которая зависит от растения, всхожесть начинает снижаться.

Семена некоторых растений, включая овощи холодного сезона, такие как салат и брокколи, лучше всего прорастают при температуре от 55 до 70 градусов по Фаренгейту.(13-21°С), в то время как растения теплого сезона, такие как кабачки и бархатцы, лучше всего прорастают при температуре от 70 до 85 градусов по Фаренгейту (21-30°С).

Итак, будь то сильная жара или холод, температура влияет на растения и их рост. Это одна из причин, почему важно проверить устойчивость растения и посмотреть, совместимо ли оно с вашей конкретной зоной выращивания. Конечно, что касается Матери-природы, то даже при выращивании в оптимальных условиях вы не можете контролировать погоду.

Пример оптимальной температуры? – Рестораннорман.ком

Пример оптимальной температуры?

Все ферменты имеют оптимальную температуру. На приведенном в качестве примера графике эта температура составляет около 40°С, но для разных ферментов она будет разной. Например, у холодноводной рыбы, такой как форель, оптимальная температура фермента намного ниже.

Что понимают под оптимальной температурой ферментов?

Оптимальная температура Каждый фермент имеет температурный диапазон, в котором достигается максимальная скорость реакции. Этот максимум известен как температурный оптимум фермента.Оптимальная температура для большинства ферментов составляет около 98,6 градусов по Фаренгейту (37 градусов по Цельсию).

Что такое оптимальная температура в биохимии?

Оптимальные температуры Каждый фермент имеет оптимальную температуру; температура, при которой активность фермента наибольшая. Это может отличаться от одного фермента к другому, но ферменты в организме человека, как правило, имеют оптимальную температуру около 37 ° C.

Как измерить оптимальную температуру?

возьмите 100 мкл образцов вашей реакции.Определите концентрацию вашего продукта при каждой температуре. Когда температура поднимется выше 40 градусов Цельсия, вы увидите снижение скорости превращения субстрата в продукт, потому что фермент денатурирует.

Какая идеальная температура для человека?

98,6°F

Долина Смерти побила рекорд?

Национальная метеорологическая служба сообщила, что в Национальном парке Долины Смерти температура достигла 128 градусов, побив старый рекорд 122 градусов на 17 июня, установленный в 1917 году.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.