Hvad hedder de biologiske katalysatorer? Enzymer som biologiske katalysatorer

Den menneskelige krop kaldes biokemiskfabrikken er ikke forgæves. Ja, hvert minut finder tusinder, titusinder og hundredtusinder af processer med oxidation, spaltning, reduktion og andre reaktioner sted i den. Hvad gør det muligt for dem at flyde med sådan en enorm hastighed, hvilket giver hver celle energi, næring og ilt?

Forståelse af katalysatorer

I både uorganisk og organisk kemimeget udbredt er specielle stoffer, der er i stand til at accelerere forløbet af kemiske reaktioner med flere tusinde og nogle gange endda millioner af gange. Navnene på disse forbindelser er "katalysatorer". I uorganisk kemi er disse metaloxider, platin, sølv, nikkel og andre.

Deres vigtigste handling er dannelsen af ​​midlertidigekomplekser med reaktionsdeltagere, på grund af et fald i aktiveringsenergien udføres processen flere gange hurtigere. Derefter desintegrerer komplekset, og katalysatoren kan fjernes fra kuglen i samme kvantitative og kvalitative sammensætning som før starten af ​​processen.

Der er to muligheder for katalytiske reaktioner:

• homogen - accelerator og deltagere i samme aggregeringstilstand;
• heterogen - accelerator og deltagere i forskellige stater, der er en fasegrænse.

Derudover er der også modsatte i aktion.forbindelser - hæmmere. De har til formål at bremse de nødvendige reaktioner. For eksempel reducerer de den tid, det tager for korrosion at dannes.

Biologiske katalysatorer er i sagens natur forskellige fra uorganiske, og deres egenskaber er noget specifikke. Derfor er katalyse anderledes i levende systemer.

Enzymer - hvad er de?

Det er bevist, at hvis handlingen af ​​særligestoffer, der accelererer de angivne processer, blev ikke udført i levende systemer, så ville et almindeligt æble i maven blive fordøjet i omkring to dage. I så lang tid ville nedbrydnings- og forgiftningsprocesserne med henfaldsprodukter begynde. Dette sker dog ikke, og frugten er fuldstændig forarbejdet på halvanden time. Dette opnås ved hjælp af biologiske katalysatorer, som er til stede i store mængder i sammensætningen af ​​hver organisme. Men hvad er de, og hvad er en sådan handling baseret på?

Biologiske katalysatorer af proteinnatur erenzymer. Deres grundlag er en kompleks strukturel organisation med en række specifikke egenskaber. Kort sagt er disse unikke proteiner, der kan reducere aktiveringsenergien af ​​processer i levende organismer og udføre dem med en hastighed, der overstiger de sædvanlige værdier med flere millioner gange.

Der er mange eksempler på sådanne molekyler:

• katalase;
• amylase;
• oxyreduktase;
• glucoseoxidase;
• lipase;
• invertase;
• lysozym;
• protease og andre.

Således kan vi konkludere:enzymer er biologiske katalysatorer af proteinkarakter, som virker som kraftige acceleratorer, der gør det muligt at udføre tusindvis af processer i levende organismer med meget høj hastighed. Fordøjelse, oxidation og reduktion er baseret på deres virkning.

Ligheder mellem uorganiske og proteinkatalysatorer

Enzymer som biologiske katalysatorer har en række egenskaber, der ligner uorganiske. Disse omfatter følgende:

1. Kun termodynamisk mulige reaktioner accelereres.
2. De påvirker ikke forskydningen af ​​kemisk ligevægt i ligevægtssystemer, men accelererer på samme måde både direkte og omvendte processer.
3. Som et resultat forbliver kun produkterne i reaktionens sfære, katalysatoren er ikke blandt dem.

Ud over ligheden er der dog også særpræg ved enzymer.

Naturforskelle

Biologiske katalysatorer har flere specifikke egenskaber:

1. Høj grad af selektivitet. Det vil sige, at ét protein kun er i stand til at aktivere en specifik reaktion eller en gruppe af lignende. Oftest virker skemaet "enzym - substrat for en proces".
2. En ekstrem høj grad af aktivitet, fordi nogle typer proteiner er i stand til at accelerere reaktioner millioner af gange.
3. Enzymer er meget afhængige af miljøforhold.De viser kun aktivitet i et bestemt temperaturområde. Miljøets pH er også stærkt påvirket. Der er en kurve, der viser værdierne for minimum, maksimum og optimum med hensyn til indikatorer for hvert enzym.
4. Der er specielle forbindelser kaldet effektorer, der kan hæmme naturen af ​​biologiske katalysatorer eller omvendt påvirke dem positivt.
5. Det skal substratet, som enzymet virker påvære strengt specifik. Der er en teori, der hedder en nøgle og en lås. Den beskriver enzymets virkningsmekanisme på substratet. Katalysatoren, som en nøgle, inkorporeres i substratet ved dets aktive center, og reaktionen begynder.
6. Efter processen er enzymet helt eller delvist ødelagt.

Det er således indlysende, at vigtigheden af ​​proteinkatalysatorer er ekstremt høj for levende organismer. Men deres handling er underlagt visse regler og er begrænset af rammerne for miljøforhold.

Studerer katalyse i skolen

Som en del af skolens læseplan, katalysatorerstuderede både kemi og biologi. I kemiundervisningen studeres de ud fra stoffernes synspunkt, der gør det muligt at udføre industrielle synteser, for at opnå et stort antal forskellige produkter. I biologitimerne er det biologiske katalysatorer, der tages i betragtning. Grad 9 involverer studiet af molekylærbiologi og det grundlæggende i biokemi. Derfor er det på dette trin af uddannelsen, at eleverne får det grundlæggende i viden om enzymer som aktive stoffer i levende væseners organismer.

I klasseværelset udføres eksperimenter, der bekræfter den kemiske aktivitet af disse stoffer i visse temperaturområder og miljøets pH:

• undersøgelse af virkningen af ​​hydrogenperoxid som katalysator på rå og kogte gulerødder;
• indvirkning på kød (termisk forarbejdet og råt), kartofler og andre produkter.

Enzymer i menneskekroppen

Hver studerende, tilstrækkeligt uddannet ogbestået linjen for det mellemste uddannelsesniveau, ved, hvad biologiske katalysatorer kaldes. Enzymer i kroppen har en strengt specifik specialisering. Derfor kan du for hver proces navngive dit eget katalytiske stof.

Så alle enzymer i kroppen kan opdeles i flere grupper:

• oxidoreduktaser, såsom katalase eller alkoholdehydrogenase;
• transferase - kenase;
• hydrolaser vigtige for fordøjelsen: pepsin, amylase, lipoproteinlipase, esterase og andre;
• ligaser, for eksempel DNA-polymerase;
• isomerase;
• lyaser.

Da alle disse forbindelser har proteinnatur, såvel som komplekset af vitaminer i sammensætningen, er en stigning i kropstemperatur fyldt med denaturering af strukturen og derfor ophør af alle biokemiske reaktioner. I dette tilfælde er kroppen tæt på døden. Derfor skal den høje kropstemperatur slås ned under sygdom.

Industriel brug af proteinkatalysatorer

Enzymer bruges ofte i forskellige industrier:

• kemisk;
• tekstil;
• mad.

På butikshylderne kan du se vaskemidler og vaskepulvere indeholdende enzymer - det er enzymer, der forbedrer kvaliteten af ​​tøjvask.

Hvad er biologiske katalysatorer til?

Det er svært at overvurdere deres betydning.Når alt kommer til alt, tillader de ikke kun levende organismer at leve, ånde, spise, udføre metaboliske processer, men giver os også mulighed for at ødelægge industriaffald, modtage medicin, beskytte og bevare deres sundhed og miljøets tilstand.