Jak nazywają się biologiczne katalizatory? Enzymy jako biologiczne katalizatory

Ciało ludzkie nazywa się biochemicznefabryka nie poszła na marne. Rzeczywiście, co minutę zachodzą w nim tysiące, dziesiątki i setki tysięcy procesów utleniania, rozszczepiania, redukcji i innych reakcji. Co pozwala im płynąć z tak ogromną prędkością, zapewniając każdej komórce energię, pożywienie i tlen?

Pojęcie katalizatorów

W chemii nieorganicznej i organicznejbardzo szeroko stosowane są specjalne substancje, które mogą przyspieszyć przebieg reakcji chemicznych o kilka tysięcy, a niekiedy nawet miliony razy. Nazwy tych związków to „katalizatory”. W chemii nieorganicznej są to tlenki metali, platyna, srebro, nikiel i inne.

Ich głównym działaniem jest tworzenie tymczasowychkompleksy z uczestnikami reakcji, ze względu na spadek energii aktywacji, proces przebiega kilkakrotnie szybciej. Następnie kompleks rozpada się, a katalizator można usunąć z kuli w takim samym składzie ilościowym i jakościowym, jak przed rozpoczęciem procesu.

Istnieją dwie opcje reakcji katalitycznych:

• jednorodny - akcelerator i uczestnicy w tym samym stanie agregacji;
• niejednorodny - akcelerator i uczestnicy w różnych stanach, istnieje granica faz.

Ponadto w akcji są też przeciwstawne.związki - inhibitory. Mają one na celu spowolnienie wymaganych reakcji. Na przykład skracają czas potrzebny do powstania korozji.

Katalizatory biologiczne z natury różnią się od katalizatorów nieorganicznych, a ich właściwości są nieco specyficzne. Dlatego w żywych systemach kataliza jest inna.

Enzymy - czym one są?

Udowodniono, że jeśli działanie specjalnesubstancje przyspieszające wskazane procesy nie były przeprowadzane w organizmach żywych, wtedy zwykłe jabłko w żołądku byłoby trawione przez około dwa dni. Przez taki czas rozpoczęłyby się procesy rozkładu i zatrucia produktami rozpadu. Tak się jednak nie dzieje, a owoce są całkowicie przetwarzane w półtorej godziny. Osiągają to biologiczne katalizatory, które są obecne w dużych ilościach w składzie każdego organizmu. Ale czym one są i na czym polega taka akcja?

Biologiczne katalizatory o charakterze białkowym sąenzymy. Opierają się na złożonej organizacji strukturalnej z wieloma określonymi właściwościami. Mówiąc najprościej, są to unikalne białka, które mogą zmniejszać energię aktywacji procesów w organizmach żywych i przeprowadzać je z szybkością przekraczającą zwykłe wartości o kilka milionów razy.

Istnieje wiele przykładów takich cząsteczek:

• katalaza;
• amylasa;
• oksyreduktaza;
• oksydaza glukozowa;
• lipaza;
• inwertaza;
• lizozym;
• proteaza i inne.

Zatem możemy stwierdzić:enzymy są biologicznymi katalizatorami o charakterze białkowym, które działają jak potężne akceleratory, umożliwiając tysiące procesów zachodzących w żywych organizmach z bardzo dużą prędkością. Trawienie, utlenianie i redukcja opierają się na ich działaniu.

Podobieństwa między katalizatorami nieorganicznymi i białkowymi

Enzymy jako biologiczne katalizatory mają szereg właściwości podobnych do nieorganicznych. Należą do nich:

1. Przyspieszane są tylko reakcje możliwe termodynamicznie.
2. Nie wpływają na przesunięcie równowagi chemicznej w układach równowagi, ale w równym stopniu przyspieszają zarówno procesy bezpośrednie, jak i odwrotne.
3. W rezultacie w sferze reakcji pozostają tylko produkty, wśród nich nie ma katalizatora.

Jednak oprócz podobieństwa istnieją również charakterystyczne cechy enzymów.

Różnice z natury

Biologiczne katalizatory mają kilka specyficznych cech:

1. Wysoki stopień selektywności. Oznacza to, że jedno białko jest w stanie aktywować tylko określoną reakcję lub grupę podobnych. Najczęściej działa schemat „enzym - substrat jednego procesu”.
2. Niezwykle wysoki stopień aktywności, ponieważ niektóre rodzaje białek są w stanie miliony razy przyspieszać reakcje.
3. Enzymy są silnie zależne od warunków środowiskowych.Wykazują aktywność tylko w określonym zakresie temperatur. Silny wpływ ma również pH środowiska. Istnieje krzywa przedstawiająca wartości minimum, maksimum i optimum pod względem wskaźników dla każdego enzymu.
4. Istnieją specjalne związki zwane efektorami, które mogą hamować naturę katalizatorów biologicznych lub odwrotnie, pozytywnie na nie wpływać.
5. Substrat, na którym działa enzym, musibyć ściśle określone. Istnieje teoria zwana kluczem i zamkiem. Opisuje mechanizm działania enzymu na substrat. Katalizator, podobnie jak klucz, zostaje włączony do substratu przez jego centrum aktywne i rozpoczyna się reakcja.
6. Po procesie enzym ulega częściowemu lub całkowitemu zniszczeniu.

Dlatego jest oczywiste, że znaczenie katalizatorów białkowych jest niezwykle duże dla organizmów żywych. Jednak ich działanie podlega pewnym zasadom i jest ograniczone ramami warunków środowiskowych.

Nauka katalizy w szkole

W ramach programu szkolnego katalizatorystudiował zarówno chemię, jak i biologię. Na lekcjach chemii są badane z punktu widzenia substancji, które pozwalają na przeprowadzenie syntez przemysłowych, w celu uzyskania dużej liczby różnych produktów. To biologiczne katalizatory są brane pod uwagę na lekcjach biologii. Stopień 9 obejmuje badanie biologii molekularnej i podstaw biochemii. Dlatego właśnie na tym etapie edukacji studenci otrzymują podstawy wiedzy o enzymach jako substancjach czynnych w organizmach istot żywych.

Na zajęciach przeprowadza się eksperymenty potwierdzające aktywność chemiczną tych substancji w określonych zakresach temperatur i pH środowiska:

• badanie wpływu nadtlenku wodoru jako katalizatora na surową i gotowaną marchewkę;
• wpływ na mięso (przetworzone termicznie i surowe), ziemniaki i inne produkty.

Enzymy w organizmie człowieka

Każdy student, wystarczająco wykształcony iprzeszedł linię średniego wykształcenia, wie, jak nazywa się biologiczne katalizatory. Enzymy w organizmie mają ściśle określoną specjalizację. Dlatego dla każdego procesu możesz nazwać własną substancję katalityczną.

Tak więc wszystkie enzymy w organizmie można podzielić na kilka grup:

• oksydoreduktazy, takie jak katalaza lub dehydrogenaza alkoholowa;
• transferaza - kenaza;
• hydrolazy ważne dla trawienia: pepsyna, amylaza, lipaza lipoproteinowa, esteraza i inne;
• ligazy, takie jak polimeraza DNA;
• izomeraza;
• lazy.

Ponieważ wszystkie te związki mają białkonatura, a także kompleks witamin w kompozycji, wówczas wzrost temperatury ciała jest obarczony denaturacją struktury, a zatem zaprzestaniem wszystkich reakcji biochemicznych. W tym przypadku ciało jest bliskie śmierci. Dlatego podczas choroby należy obniżyć temperaturę ciała.

Przemysłowe zastosowanie katalizatorów białkowych

Enzymy są często używane w różnych gałęziach przemysłu:

• chemiczny;
• włókienniczy;
• jedzenie.

Na sklepowych półkach można zobaczyć środki czystości i proszki do prania zawierające enzymy - to enzymy poprawiające jakość prania.

Do czego służą biologiczne katalizatory?

Trudno przecenić ich znaczenie.Wszakże nie tylko pozwalają organizmom żywym żyć, oddychać, jeść, przeprowadzać procesy metaboliczne, ale także dają nam możliwość niszczenia odpadów przemysłowych, otrzymywania leków, ochrony i zachowania ich zdrowia oraz stanu środowiska.