Model voor de temperatuurafhankelijkheid van de reactiesnelheid van een biochemische reactie
De snelheid waarmee chemische reacties verlopen varieert met de temperatuur. Dit onvermijdelijke fysisch-chemische gegeven is vooral van belang voor ectotherme dieren die hun eigen lichaamstemperatuur niet kunnen reguleren. Hun lichaamstemperatuur volgt de omgevingstemperatuur en dus gaat ook hun metabolisme mee omhoog of omlaag.
Een manier om de temperatuurafhankelijkeid van het ectotherme metabolisme te beschrijven is de wet van Van 't Hoff, ook genoemd Q$$$_{10}$$$-wet (zie het lemma Q10). Maar een fysisch-chemisch beter onderbouwde wet is de vergelijking van Arrhenius. Svante Arrhenius (1859-1910) was een Zweedse natuurkundige, in de biologie ook bekend vanwege de panspermie-hypothese voor het ontstaan van het leven.
Arrhenius stelde dat bij een chemische reactie rekening gehouden moet worden met de activatie-energie die de reagerende moleculen moeten verkrijgen om de reactie te laten verlopen. Zijn vergelijking luidt:
V(T) = V$$$_0$$$ exp [H/R (1/T$$$_0$$$ – 1/T)]
Hierin is V(T) de reactiesnelheid bij temperatuur T (graden Kelvin), V$$$_0$$$ de reactiesnelheid bij een willekeurig gekozen referentietemperatuur (T$$$_0$$$), H de activatie-energie van de reactie (Joule/mol) en R de universele gasconstante (8,314 J/mol/Kelvin).
Het model voorspelt dat als je de natuurlijke logaritme van V uitzet tegen 1/T dit een rechte (dalende) lijn te zien geeft met helling –H/R. Dit gegeven kan gebruikt worden om H-waarden te schatten uit meetgegevens m.b.v. lineaire regressie.
Het Arrheniusmodel is uitvoerig gebruikt om de temperatuurafhankelijkheid van groei en ontwikkeling van ectotherme dieren te onderzoeken. Daarbij blijkt dat de activatie-energie van biologische processen systematisch verschilt tussen soorten. Er is een evolutionaire trend naar een hogere activatie-energie bij organismen die leven in open, energierijke habitats.
