Ľudské telo sa nazýva biochemickétováreň nie je márna. Skutočne v nej prebehnú každú minútu tisíce, desiatky a stovky tisíc procesov oxidácie, štiepenia, redukcie a ďalších reakcií. Čo im umožňuje prúdiť takou obrovskou rýchlosťou a poskytnúť každej bunke energiu, výživu a kyslík?
Pochopenie katalyzátorov
V anorganickej aj organickej chémiiveľmi široko používané sú špeciálne látky schopné urýchliť priebeh chemických reakcií niekoľko tisíc, niekedy dokonca až miliónkrát. Názvy týchto zlúčenín sú „katalyzátory“. V anorganickej chémii sú to oxidy kovov, platina, striebro, nikel a ďalšie.
Ich hlavnou činnosťou je tvorba dočasnýchkomplexy s účastníkmi reakcie, v dôsledku poklesu aktivačnej energie sa proces uskutočňuje niekoľkonásobne rýchlejšie. Potom sa komplex rozpadne a katalyzátor sa môže odstrániť z gule v rovnakom kvantitatívnom a kvalitatívnom zložení ako pred začiatkom procesu.
Existujú dve možnosti pre katalytické reakcie:
- homogénny - akcelerátor a účastníci v rovnakom stave agregácie;
- heterogénny - akcelerátor a účastníci v rôznych štátoch, existuje fázová hranica.
Okrem toho sú v akcii aj opačné.zlúčeniny - inhibítory. Sú zamerané na spomalenie požadovaných reakcií. Napríklad znižujú čas potrebný na vytvorenie korózie.
Biologické katalyzátory sa vo svojej podstate líšia od anorganických a ich vlastnosti sú trochu špecifické. Preto je v živých systémoch katalýza iná.
Enzýmy - čo sú zač?
Je dokázané, že ak je akcia špeciálnalátky, ktoré urýchľujú uvedené procesy, sa nevykonávali vo vnútri živých systémov, potom by sa obyčajné jablko v žalúdku strávilo asi dva dni. Po taký dlhý čas by začali procesy rozkladu a intoxikácie produktmi rozpadu. To sa však nestane a ovocie je za hodinu a pol úplne spracované. Toto je dosiahnuté biologickými katalyzátormi, ktoré sú prítomné vo veľkom množstve v zložení každého organizmu. Čo to však je a na čom je založená taká akcia?
Biologické katalyzátory bielkovinovej povahy súenzýmy. Sú založené na komplexnej štrukturálnej organizácii s množstvom špecifických vlastností. Jednoducho povedané, jedná sa o jedinečné proteíny, ktoré môžu znížiť aktivačnú energiu procesov v živých organizmoch a vykonávať ich rýchlosťou, ktorá niekoľkonásobne prekračuje bežné hodnoty.
Existuje veľa príkladov takýchto molekúl:
- kataláza;
- amyláza;
- oxyreduktáza;
- glukózooxidáza;
- lipáza;
- invertáza;
- lyzozým;
- proteáza a ďalšie.
Môžeme teda uzavrieť:enzýmy sú biologické katalyzátory bielkovinovej povahy, ktoré pôsobia ako silné urýchľovače a umožňujú, aby tisíce procesov v živých organizmoch prebiehali veľmi vysokou rýchlosťou. Trávenie, oxidácia a redukcia sú založené na ich pôsobení.
Podobnosti medzi anorganickými a proteínovými katalyzátormi
Enzýmy ako biologické katalyzátory majú množstvo podobných vlastností ako anorganické. Patria sem tieto položky:
- Urýchľujú sa iba termodynamicky možné reakcie.
- Neovplyvňujú posun chemickej rovnováhy v rovnovážnych systémoch, ale rovnako urýchľujú priame aj reverzné procesy.
- Výsledkom je, že v oblasti reakcie zostávajú iba produkty, katalyzátor medzi nimi nie je.
Okrem podobnosti však existujú aj charakteristické črty enzýmov.
Rozdiely podľa povahy
Biologické katalyzátory majú niekoľko špecifických vlastností:
- Vysoký stupeň selektivity. To znamená, že jeden proteín je schopný aktivovať iba špecifickú reakciu alebo skupinu podobných reakcií. Najčastejšie funguje schéma „enzým - substrát jedného procesu“.
- Mimoriadne vysoký stupeň aktivity, pretože niektoré typy proteínov sú schopné urýchliť reakcie miliónkrát.
- Enzýmy veľmi závisia od podmienok prostredia.Vykazujú aktivitu iba v určitom teplotnom rozmedzí. Silne je ovplyvnené aj pH prostredia. K dispozícii je krivka ukazujúca hodnoty minima, maxima a optima z hľadiska ukazovateľov pre každý enzým.
- Existujú špeciálne zlúčeniny nazývané efektory, ktoré môžu inhibovať povahu biologických katalyzátorov alebo ich naopak pozitívne ovplyvňovať.
- Substrát, na ktorom pracuje enzým, musí byťbyť prísne konkrétny. Existuje teória nazývaná kľúč a zámok. Opisuje mechanizmus účinku enzýmu na substrát. Katalyzátor je ako kľúč zabudovaný do substrátu svojím aktívnym centrom a reakcia začína.
- Po ukončení procesu sa enzým čiastočne alebo úplne zničí.
Je teda zrejmé, že význam bielkovinových katalyzátorov je pre živé organizmy mimoriadne vysoký. Ich činnosť však podlieha určitým pravidlám a je obmedzená na rámec environmentálnych podmienok.
Štúdium katalýzy v škole
V rámci školských osnov katalyzátoryvyštudoval chémiu a biológiu. Na hodinách chémie sa študujú z hľadiska látok, ktoré umožňujú vykonávanie priemyselných syntéz na získanie veľkého množstva rôznych produktov. Na hodinách biológie sa uvažuje o biologických katalyzátoroch. 9. ročník zahŕňa štúdium molekulárnej biológie a základy biochémie. Preto práve v tomto štádiu vzdelávania získavajú študenti základné vedomosti o enzýmoch ako účinných látkach v organizmoch živých bytostí.
V učebni sa uskutočňujú experimenty potvrdzujúce chemickú aktivitu týchto látok v určitých teplotných rozsahoch a pH prostredia:
- výskum účinku peroxidu vodíka ako katalyzátora na surovú a varenú mrkvu;
- vplyv na mäso (tepelne spracované a surové), zemiaky a iné výrobky.
Enzýmy v ľudskom tele
Každý študent, dostatočne vzdelaný aprešiel hranicou strednej úrovne vzdelávania, vie, ako sa nazývajú biologické katalyzátory. Enzýmy v tele majú prísne špecifickú špecializáciu. Preto pre každý proces môžete pomenovať svoju vlastnú katalytickú látku.
Takže všetky enzýmy v tele možno rozdeliť do niekoľkých skupín:
- oxidoreduktázy, ako je kataláza alebo alkohol-dehydrogenáza;
- transferáza - kenáza;
- hydrolázy dôležité pre trávenie: pepsín, amyláza, lipoproteín lipáza, esteráza a ďalšie;
- ligázy, ako je DNA polymeráza;
- izomeráza;
- lyázy.
Pretože všetky tieto zlúčeniny obsahujú bielkovinyprírody, ako aj komplexom vitamínov v kompozícii, je potom zvýšenie telesnej teploty plné denaturácie štruktúry, a teda zastavenia všetkých biochemických reakcií. V takom prípade je telo blízko smrti. Preto sa počas choroby musí zraziť vysoká telesná teplota.
Priemyselné použitie proteínových katalyzátorov
Enzýmy sa často používajú v rôznych priemyselných odvetviach:
- chemická;
- textil;
- jedlo.
Na regáloch obchodov môžete vidieť čistiace prostriedky a prášky na pranie obsahujúce enzýmy - to sú enzýmy, ktoré zlepšujú kvalitu prania odevov.
Na čo slúžia biologické katalyzátory?
Je ťažké preceňovať ich dôležitosť.Koniec koncov, umožňujú nielen živým organizmom žiť, dýchať, jesť, vykonávať metabolické procesy, ale dávajú nám tiež príležitosť ničiť priemyselný odpad, dostávať lieky, chrániť a chrániť ich zdravie a stav životného prostredia.
