Ihmiskehoa kutsutaan biokemialliseksitehdas ei ole turha. Itse asiassa joka minuutti siinä tapahtuu tuhansia, kymmeniä ja satoja tuhansia hapetus-, halkaisu-, pelkistys- ja muita reaktioita. Mikä antaa heidän virrata niin valtavalla nopeudella ja antaa jokaiselle solulle energiaa, ravintoa ja happea?
Katalyyttien käsite
Sekä epäorgaanisessa että orgaanisessa kemiassahyvin laajalti käytetään erityisiä aineita, jotka pystyvät kiihdyttämään kemiallisten reaktioiden kulkua useilla tuhansilla ja joskus jopa miljoonilla kerroilla. Näiden yhdisteiden nimet ovat "katalyyttejä". Epäorgaanisessa kemiassa nämä ovat metallioksidit, platina, hopea, nikkeli ja muut.
Heidän päätoimintansa on väliaikaisen muodostuminenkomplekseja reaktioon osallistuvien kanssa, aktivointienergian vähenemisen takia prosessi suoritetaan useita kertoja nopeammin. Sen jälkeen kompleksi hajoaa, ja katalyytti voidaan poistaa pallosta samalla määrällisellä ja laadullisella koostumuksella kuin ennen prosessin aloittamista.
Katalyyttisille reaktioille on kaksi vaihtoehtoa:
- homogeeninen - kiihdytin ja osallistujat samassa aggregaatiotilassa;
- heterogeeninen - kiihdytin ja osallistujat eri tiloissa, on vaiheraja.
Lisäksi toiminnassa on myös vastakkaisia.yhdisteet - estäjät. Niiden tarkoituksena on hidastaa vaadittuja reaktioita. Esimerkiksi ne lyhentävät aikaa, joka kuluu korroosion muodostumiseen.
Biologiset katalyytit ovat luonnostaan erilaisia kuin epäorgaaniset, ja niiden ominaisuudet ovat jonkin verran spesifisiä. Siksi elävissä järjestelmissä katalyysi on erilainen.
Entsyymit - mitä ne ovat?
On osoitettu, että jos toiminta erityistäaineita, jotka kiihdyttävät ilmoitettuja prosesseja, ei tehty elävien järjestelmien sisällä, sitten tavallinen omena vatsassa hajotettaisiin noin kahden päivän ajan. Tällaisen ajan kuluessa hajoamistuotteet ja myrkytys hajoamistuotteilla alkavat. Tätä ei kuitenkaan tapahdu, ja hedelmät prosessoidaan kokonaan puolitoista tuntia. Tämä saavutetaan biologisilla katalyytteillä, joita on läsnä suuria määriä kunkin organismin koostumuksessa. Mutta mitä ne ovat ja mihin tällainen toiminta perustuu?
Proteiiniluonnon biologiset katalyytit ovatentsyymit. Ne perustuvat monimutkaiseen rakenneorganisaatioon, jolla on useita erityisiä ominaisuuksia. Yksinkertaisesti sanottuna nämä ovat ainutlaatuisia proteiineja, jotka pystyvät vähentämään elävien organismien prosessien aktivointienergiaa ja suorittamaan ne nopeudella, joka ylittää tavanomaiset arvot useita miljoonia kertoja.
Tällaisista molekyyleistä on monia esimerkkejä:
- katalaasi;
- amylaasi;
- oksidreduktaasi;
- glukoosioksidaasi;
- lipaasi;
- invertaasi;
- lysotsyymi;
- proteaasi ja muut.
Siten voimme päätellä:entsyymit ovat proteiiniluonteisia biologisia katalysaattoreita, jotka toimivat voimakkaina kiihdyttiminä, jolloin tuhannet prosessit elävissä organismeissa voidaan suorittaa hyvin suurella nopeudella. Ruoansulatus, hapetus ja pelkistys perustuvat niiden toimintaan.
Epäorgaanisten ja proteiinikatalyyttien yhtäläisyydet
Entsyymeillä biologisina katalyytteinä on useita ominaisuuksia, jotka ovat samanlaisia kuin epäorgaanisilla. Näitä ovat seuraavat:
- Vain termodynaamisesti mahdolliset reaktiot nopeutuvat.
- Ne eivät vaikuta kemiallisen tasapainon muutokseen tasapainojärjestelmissä, mutta kiihdyttävät yhtä lailla sekä suoria että käänteisiä prosesseja.
- Tämän seurauksena vain tuotteet jäävät reaktion alueelle, katalyytti ei ole niiden joukossa.
Samankaltaisuuden lisäksi on kuitenkin myös entsyymejä.
Luonnolliset erot
Biologisilla katalyytteillä on useita erityispiirteitä:
- Suuri valikoivuusaste. Toisin sanoen yksi proteiini kykenee aktivoimaan vain tietyn reaktion tai ryhmän vastaavia. Useimmiten järjestelmä "entsyymi - yhden prosessin substraatti" toimii.
- Erittäin korkea aktiivisuusaste, koska jotkut proteiinityypit kykenevät nopeuttamaan reaktioita miljoonia kertoja.
- Entsyymit ovat hyvin riippuvaisia ympäristöolosuhteista.Ne osoittavat aktiivisuutta vain tietyllä lämpötila-alueella. Myös ympäristön pH-arvoon vaikuttaa voimakkaasti. On käyrä, joka osoittaa minimien, maksimien ja optimaalien arvot kunkin entsyymin indikaattoreiden suhteen.
- On olemassa erityisiä yhdisteitä, joita kutsutaan efektoreiksi, jotka voivat estää biologisten katalyyttien luonnetta tai päinvastoin vaikuttaa niihin positiivisesti.
- Substraatin, jolla entsyymi toimii, on oltavaoltava ehdottomasti erityisiä. On olemassa teoria, jota kutsutaan avaimeksi ja lukoksi. Siinä kuvataan entsyymin vaikutusmekanismi substraatille. Katalyytti, kuten avain, sisällytetään substraattiin sen aktiivisen keskuksen kautta, ja reaktio alkaa.
- Prosessin jälkeen entsyymi tuhoutuu osittain tai kokonaan.
Siten on selvää, että proteiinikatalyyttien merkitys on erittäin suuri eläville organismeille. Heidän toimintaansa sovelletaan kuitenkin tiettyjä sääntöjä, ja ne rajoittuvat ympäristöolosuhteisiin.
Katalyysin opiskelu koulussa
Osana koulun opetussuunnitelmaa katalysaattoritopiskellut sekä kemiaa että biologiaa. Kemian oppitunneilla niitä tutkitaan sellaisten aineiden näkökulmasta, jotka mahdollistavat teollisen synteesin suorittamisen, saadakseen suuren määrän erilaisia tuotteita. Biologiatunneilla otetaan huomioon biologiset katalyytit. Luokkaan 9 liittyy molekyylibiologian ja biokemian perusteiden tutkiminen. Siksi tässä koulutusvaiheessa opiskelijat saavat perustiedot tiedoista entsyymeistä elävien olentojen aktiivisina aineina.
Luokassa suoritetaan kokeita, joissa vahvistetaan näiden aineiden kemiallinen aktiivisuus tietyillä lämpötila-alueilla ja ympäristön pH: ssa:
- vetyperoksidin katalysaattorivaikutuksen tutkiminen raakaan ja keitettyyn porkkanaan;
- vaikutus lihaan (lämpökäsitelty ja raaka), perunaan ja muihin tuotteisiin.
Entsyymit ihmiskehossa
Jokainen opiskelija, riittävän koulutettu jaläpäissyt keskitason koulutustason, tietää mitä biologisia katalyyttejä kutsutaan. Kehon entsyymeillä on tiukasti erityinen erikoistuminen. Siksi kullekin prosessille voidaan nimetä oma katalyyttinen aine.
Joten kaikki kehon entsyymit voidaan jakaa useisiin ryhmiin:
- oksidoreduktaasit, kuten katalaasi tai alkoholidehydrogenaasi;
- transferaasi - kenaasi;
- ruoansulatukseen tärkeät hydrolaasit: pepsiini, amylaasi, lipoproteiinilipaasi, esteraasi ja muut;
- ligaasit, esimerkiksi DNA-polymeraasi;
- isomeraasi;
- lyaaseja.
Koska kaikissa näissä yhdisteissä on proteiiniaLuonto sekä koostumuksessa oleva vitamiinikompleksi kehon lämpötilan nousu on täynnä rakenteen denaturaatiota ja siten kaikkien biokemiallisten reaktioiden lopettamista. Tässä tapauksessa ruumis on lähellä kuolemaa. Siksi korkea ruumiinlämpö on pudotettava sairauden aikana.
Proteiinikatalyyttien teollinen käyttö
Entsyymejä käytetään usein eri toimialoilla:
- kemiallinen;
- tekstiili;
- ruokaa.
Kaupan hyllyillä voit nähdä entsyymejä sisältäviä pesuaineita ja pesujauheita - nämä ovat entsyymejä, jotka parantavat vaatteiden pesun laatua.
Mille biologiset katalyytit ovat?
Niiden merkitystä on vaikea yliarvioida.Loppujen lopuksi ne antavat elävien organismien paitsi elää, hengittää, syödä, suorittaa aineenvaihduntaprosesseja, mutta antavat myös meille mahdollisuuden tuhota teollisuusjätteet, vastaanottaa lääkkeitä, suojella ja säilyttää terveyttään ja ympäristön tilaa.
