Il corpo umano è chiamato biochimicola fabbrica non è vana. Infatti, ogni minuto in esso avvengono migliaia, decine e centinaia di migliaia di processi di ossidazione, scissione, riduzione e altre reazioni. Cosa consente loro di fluire a una velocità così straordinaria, fornendo a ciascuna cellula energia, nutrizione e ossigeno?
Il concetto di catalizzatori
Sia nella chimica inorganica che in quella organicasono molto utilizzate sostanze speciali in grado di accelerare il corso delle reazioni chimiche di diverse migliaia, e talvolta anche milioni di volte. I nomi di questi composti sono "catalizzatori". Nella chimica inorganica, questi sono ossidi di metallo, platino, argento, nichel e altri.
La loro azione principale è la formazione di temporaneicomplessi con i partecipanti alla reazione, a causa di una diminuzione dell'energia di attivazione, il processo viene eseguito più volte più velocemente. Successivamente, il complesso si disintegra e il catalizzatore può essere rimosso dalla sfera nella stessa composizione quantitativa e qualitativa di prima dell'inizio del processo.
Esistono due opzioni per le reazioni catalitiche:
- omogeneo - acceleratore e partecipanti nello stesso stato di aggregazione;
- eterogeneo - acceleratore e partecipanti in diversi stati, c'è un confine di fase.
Inoltre, ce ne sono anche di opposti in azione.composti - inibitori. Hanno lo scopo di rallentare le reazioni richieste. Ad esempio, riducono il tempo necessario per la formazione della corrosione.
I catalizzatori biologici sono intrinsecamente diversi dai catalizzatori inorganici e le loro proprietà sono alquanto specifiche. Pertanto, nei sistemi viventi, la catalisi è diversa.
Enzimi: cosa sono?
È stato dimostrato che se l'azione di specialile sostanze che accelerano i processi indicati non sono state effettuate all'interno dei sistemi viventi, quindi una normale mela nello stomaco verrebbe digerita per circa due giorni. Per un tale periodo di tempo, inizierebbero i processi di decomposizione e intossicazione con prodotti di decomposizione. Tuttavia, ciò non accade e il frutto viene completamente lavorato in un'ora e mezza. Ciò è ottenuto da catalizzatori biologici, che sono presenti in grandi quantità nella composizione di ciascun organismo. Ma cosa sono e su cosa si basa un'azione del genere?
I catalizzatori biologici di natura proteica lo sonoenzimi. Si basano su una complessa organizzazione strutturale con una serie di proprietà specifiche. In poche parole, si tratta di proteine uniche che possono ridurre l'energia di attivazione dei processi negli organismi viventi ed eseguirli a una velocità superiore ai valori usuali di diversi milioni di volte.
Ci sono molti esempi di tali molecole:
- catalasi;
- amilasi;
- ossiriduttasi;
- glucosio ossidasi;
- lipasi;
- invertasi;
- lisozima;
- proteasi e altri.
Quindi, possiamo concludere:gli enzimi sono catalizzatori biologici di natura proteica che agiscono come potenti acceleratori, consentendo lo svolgimento di migliaia di processi negli organismi viventi ad altissima velocità. La digestione, l'ossidazione e la riduzione si basano sulla loro azione.
Somiglianze tra catalizzatori inorganici e proteici
Gli enzimi come catalizzatori biologici hanno un numero di proprietà simili a quelli inorganici. Questi includono quanto segue:
- Vengono accelerate solo le reazioni termodinamicamente possibili.
- Non influenzano lo spostamento dell'equilibrio chimico nei sistemi di equilibrio, ma accelerano ugualmente sia i processi diretti che quelli inversi.
- Di conseguenza, solo i prodotti rimangono nella sfera della reazione; il catalizzatore non è tra questi.
Tuttavia, oltre alla somiglianza, ci sono anche caratteristiche distintive degli enzimi.
Differenze per natura
I catalizzatori biologici hanno diverse caratteristiche specifiche:
- Alto grado di selettività. Cioè, una proteina è in grado di attivare solo una reazione specifica o un gruppo di quelle simili. Il più spesso, lo schema "l'enzima - il sostrato di un processo" funziona.
- Un grado di attività estremamente elevato, perché alcuni tipi di proteine sono in grado di accelerare le reazioni milioni di volte.
- Gli enzimi dipendono fortemente dalle condizioni ambientali.Mostrano attività solo in un determinato intervallo di temperatura. Anche il pH dell'ambiente è fortemente influenzato. C'è una curva che mostra i valori di minimo, massimo e ottimo in termini di indicatori per ogni enzima.
- Esistono composti speciali chiamati effettori che possono inibire la natura dei catalizzatori biologici o, al contrario, influenzarli positivamente.
- Il substrato su cui agisce l'enzima deveessere strettamente specifico. C'è una teoria chiamata chiave e lucchetto. Descrive il meccanismo d'azione dell'enzima sul substrato. Il catalizzatore, come una chiave, viene incorporato nel substrato dal suo centro attivo e inizia la reazione.
- Dopo il processo, l'enzima viene parzialmente o completamente distrutto.
Pertanto, è ovvio che l'importanza dei catalizzatori proteici è estremamente alta per gli organismi viventi. Tuttavia, la loro azione è soggetta a determinate regole ed è limitata dal quadro delle condizioni ambientali.
Studiare la catalisi a scuola
Come parte del curriculum scolastico, catalizzatoristudiato sia in chimica che in biologia. Nelle lezioni di chimica vengono studiati dal punto di vista di sostanze che consentono di effettuare sintesi industriali, per ottenere un gran numero di prodotti diversi. Sono i catalizzatori biologici che vengono considerati nelle lezioni di biologia. Il grado 9 comprende lo studio della biologia molecolare e le basi della biochimica. Pertanto, è in questa fase dell'istruzione che gli studenti ricevono le basi della conoscenza sugli enzimi come sostanze attive negli organismi degli esseri viventi.
In classe vengono condotti esperimenti che confermano l'attività chimica di queste sostanze in determinati intervalli di temperatura e il pH dell'ambiente:
- studio dell'effetto del perossido di idrogeno come catalizzatore su carote crude e bollite;
- impatto su carne (lavorata termicamente e cruda), patate e altri prodotti.
Enzimi nel corpo umano
Ogni studente, sufficientemente istruito esuperato la linea del livello medio di istruzione, sa come si chiamano catalizzatori biologici. Gli enzimi nel corpo hanno una specializzazione strettamente specifica. Pertanto, per ogni processo, puoi nominare la tua sostanza catalitica.
Quindi, tutti gli enzimi nel corpo possono essere suddivisi in diversi gruppi:
- ossidoreduttasi come catalasi o alcol deidrogenasi;
- transferasi: kenase;
- idrolasi importanti per la digestione: pepsina, amilasi, lipoproteina lipasi, esterasi e altri;
- ligasi, come la DNA polimerasi;
- isomerasi;
- lyases.
Poiché tutti questi composti hanno proteinela natura, così come il complesso di vitamine nella composizione, quindi un aumento della temperatura corporea è irto di denaturazione della struttura e, di conseguenza, la cessazione di tutte le reazioni biochimiche. In questo caso, il corpo è vicino alla morte. Pertanto, la temperatura corporea elevata deve essere abbattuta durante la malattia.
Uso industriale di catalizzatori proteici
Gli enzimi sono spesso utilizzati in vari settori:
- chimica;
- tessile;
- cibo.
Sugli scaffali dei negozi puoi vedere detersivi e detersivi contenenti enzimi: questi sono enzimi che migliorano la qualità del bucato.
A cosa servono i catalizzatori biologici?
È difficile sopravvalutare la loro importanza.Dopotutto, non solo consentono agli organismi viventi di vivere, respirare, mangiare, svolgere processi metabolici, ma ci danno anche l'opportunità di distruggere i rifiuti industriali, ricevere medicinali, proteggere e preservare la loro salute e lo stato dell'ambiente.
