Comment appelle-t-on les catalyseurs biologiques? Enzymes comme catalyseurs biologiques

Le corps humain est appelé biochimiquel'usine n'est pas en vain. En effet, chaque minute, des milliers, des dizaines et des centaines de milliers de processus d'oxydation, de division, de réduction et d'autres réactions s'y déroulent. Qu'est-ce qui leur permet de circuler à une vitesse aussi incroyable, fournissant à chaque cellule de l'énergie, de la nutrition et de l'oxygène ?

Comprendre les catalyseurs

En chimie inorganique et organiquetrès largement utilisées sont des substances spéciales capables d'accélérer le cours des réactions chimiques de plusieurs milliers, voire des millions de fois. Les noms de ces composés sont "catalyseurs". En chimie inorganique, ce sont les oxydes métalliques, le platine, l'argent, le nickel et autres.

Leur action principale est la formation decomplexes avec les participants à la réaction, en raison d'une diminution de l'énergie d'activation, le processus est effectué plusieurs fois plus rapidement. Après cela, le complexe se désintègre et le catalyseur peut être retiré de la sphère dans la même composition quantitative et qualitative qu'avant le début du processus.

Il existe deux options pour les réactions catalytiques :

• homogène - accélérateur et participants dans le même état d'agrégation;
• hétérogène - accélérateur et participants dans différents états, il y a une limite de phase.

De plus, il y a aussi des opposés en action.composés - inhibiteurs. Ils visent à ralentir les réactions requises. Par exemple, ils réduisent le temps nécessaire à la formation de corrosion.

Les catalyseurs biologiques sont intrinsèquement différents des catalyseurs inorganiques et leurs propriétés sont quelque peu spécifiques. Par conséquent, dans les systèmes vivants, la catalyse est différente.

Enzymes - qu'est-ce que c'est ?

Il est prouvé que si l'action d'unsubstances qui accélèrent les processus indiqués n'ont pas été effectuées à l'intérieur des systèmes vivants, alors une pomme ordinaire dans l'estomac serait digérée pendant environ deux jours. Pendant un tel laps de temps, les processus de décomposition et d'intoxication par les produits de désintégration commenceraient. Cependant, cela ne se produit pas et le fruit est complètement transformé en une heure et demie. Ceci est accompli par des catalyseurs biologiques, qui sont présents en grande quantité dans la composition de chaque organisme. Mais quels sont-ils et sur quoi repose une telle action ?

Les catalyseurs biologiques de nature protéique sontenzymatiques. Leur base est une organisation structurelle complexe avec un certain nombre de propriétés spécifiques. En termes simples, ce sont des protéines uniques qui peuvent réduire l'énergie d'activation des processus dans les organismes vivants et les réaliser à une vitesse dépassant de plusieurs millions de fois les valeurs habituelles.

Il existe de nombreux exemples de telles molécules :

• catalase;
• amylase;
• oxyréductase;
• glucose oxydase;
• lipase;
• invertase;
• le lysozyme;
• protéase et autres.

Ainsi, nous pouvons conclure :les enzymes sont des catalyseurs biologiques de nature protéique, qui agissent comme de puissants accélérateurs, permettant de réaliser à très grande vitesse des milliers de processus dans les organismes vivants. La digestion, l'oxydation et la réduction reposent sur leur action.

Similitudes entre les catalyseurs inorganiques et protéiques

Les enzymes en tant que catalyseurs biologiques ont un certain nombre de propriétés similaires à celles inorganiques. Il s'agit notamment des éléments suivants :

1. Seules les réactions thermodynamiquement possibles sont accélérées.
2. Ils n'affectent pas le changement d'équilibre chimique dans les systèmes d'équilibre, mais accélèrent également les processus directs et inverses.
3. De ce fait, seuls les produits restent dans la sphère de la réaction, le catalyseur n'en fait pas partie.

Cependant, en plus de la similitude, il existe également des caractéristiques distinctives des enzymes.

Différences par nature

Les catalyseurs biologiques ont plusieurs spécificités :

1. Haut degré de sélectivité. C'est-à-dire qu'une protéine est capable d'activer uniquement une réaction spécifique ou un groupe de réactions similaires. Le plus souvent, le schéma "enzyme - substrat d'un processus" fonctionne.
2. Un degré d'activité extrêmement élevé, car certains types de protéines sont capables d'accélérer des millions de fois les réactions.
3. Les enzymes dépendent fortement des conditions environnementales.Ils ne montrent une activité que dans une certaine plage de température. Le pH de l'environnement est également fortement influencé. Il existe une courbe montrant les valeurs du minimum, du maximum et de l'optimum en termes d'indicateurs pour chaque enzyme.
4. Il existe des composés spéciaux appelés effecteurs qui peuvent inhiber la nature des catalyseurs biologiques ou, au contraire, les influencer positivement.
5. Le substrat sur lequel agit l'enzyme doitêtre strictement spécifique. Il existe une théorie appelée clé et serrure. Il décrit le mécanisme d'action de l'enzyme sur le substrat. Le catalyseur, comme une clé, est incorporé au substrat par son centre actif, et la réaction commence.
6. Après le processus, l'enzyme est partiellement ou complètement détruite.

Ainsi, il est évident que l'importance des catalyseurs protéiques est extrêmement élevée pour les organismes vivants. Cependant, leur action est soumise à certaines règles et limitée au cadre des conditions environnementales.

Étudier la catalyse à l'école

Dans le cadre du programme scolaire, les catalyseursétudié à la fois en chimie et en biologie. Dans les cours de chimie, ils sont étudiés du point de vue des substances qui permettent d'effectuer des synthèses industrielles, pour obtenir un grand nombre de produits divers. Dans les cours de biologie, ce sont les catalyseurs biologiques qui sont considérés. La 9e année comprend l'étude de la biologie moléculaire et des bases de la biochimie. Par conséquent, c'est à ce stade de l'enseignement que les étudiants reçoivent les connaissances de base sur les enzymes en tant que substances actives dans les organismes des êtres vivants.

En classe, des expériences sont menées qui confirment l'activité chimique de ces substances dans certaines plages de température et le pH de l'environnement :

• étude de l'effet du peroxyde d'hydrogène comme catalyseur sur les carottes crues et bouillies;
• impact sur la viande (transformée thermiquement et crue), les pommes de terre et d'autres produits.

Enzymes dans le corps humain

Chaque élève, suffisamment instruit etdépassé la limite du niveau moyen de l'enseignement, sait comment s'appellent les catalyseurs biologiques. Les enzymes dans le corps ont une spécialisation strictement spécifique. Par conséquent, pour chaque processus, vous pouvez nommer votre propre substance catalytique.

Ainsi, toutes les enzymes du corps peuvent être divisées en plusieurs groupes :

• les oxydoréductases telles que la catalase ou l'alcool déshydrogénase ;
• transférase - kénase;
• hydrolases importantes pour la digestion : pepsine, amylase, lipoprotéine lipase, estérase et autres ;
• les ligases telles que l'ADN polymérase ;
• isomérase;
• lyases.

Étant donné que tous ces composés contiennent des protéinesnature, ainsi que le complexe de vitamines dans la composition, une augmentation de la température corporelle entraîne une dénaturation de la structure et, par conséquent, l'arrêt de toutes les réactions biochimiques. Dans ce cas, le corps est proche de la mort. Par conséquent, la température corporelle élevée doit être abaissée pendant la maladie.

Utilisation industrielle de catalyseurs protéiques

Les enzymes sont souvent utilisées dans diverses industries :

• chimique;
• textile;
• aliments.

Sur les étagères des magasins, vous pouvez voir des détergents et des lessives contenant des enzymes - ce sont des enzymes qui améliorent la qualité du lavage des vêtements.

A quoi servent les catalyseurs biologiques ?

Il est difficile de surestimer leur importance.Après tout, ils permettent non seulement aux organismes vivants de vivre, de respirer, de manger, d'effectuer des processus métaboliques, mais nous donnent également la possibilité de détruire les déchets industriels, de recevoir des médicaments, de protéger et de préserver leur santé et l'état de l'environnement.