Људско тело се назива биохемијскимфабрика са добрим разлогом. На крају крајева, сваког минута у њему се одвијају хиљаде, десетине и стотине хиљада процеса оксидације, цепања, редукције и других реакција. Шта им омогућава да теку тако огромном брзином, обезбеђујући свакој ћелији енергију, исхрану и кисеоник?
Концепт катализатора
И у неорганској и у органској хемијиПосебне супстанце које могу да убрзају хемијске реакције за неколико хиљада, а понекад и милионе пута, имају веома широку примену. Назив ових једињења је "катализатори". У неорганској хемији то су оксиди метала, платина, сребро, никл и други.
Њихова главна акција је формирање привременихкомплекса са учесницима реакције, због смањења енергије активације, процес се одвија неколико пута брже. Након тога, комплекс се распада, а катализатор се може уклонити из сфере у истом квантитативном и квалитативном саставу као и пре почетка процеса.
Постоје две опције за каталитичке реакције:
- хомогена - акцелератор и учесници су у истом агрегационом стању;
- хетерогена - акцелератор и учесници су у различитим стањима, постоји фазна граница.
Поред тога, постоје и супротни ефектиједињења - инхибитори. Они су усмерени на успоравање неопходних реакција. На пример, они могу смањити количину времена за формирање корозије.
Биолошки катализатори се по својој природи разликују од неорганских, а њихова својства су донекле специфична. Стога је у живим системима катализа другачија.
Ензими - шта су они?
Доказано је да ако се дејством посебнихсупстанце које убрзавају наведене процесе нису спроведене унутар живих система, тада би се обична јабука у стомаку сварила за око два дана. За то време би почели процеси распадања и интоксикације трулим продуктима. Међутим, то се не дешава, а воће се потпуно обрађује за само сат и по. То се постиже биолошким катализаторима, који су присутни у великим количинама у сваком организму. Али шта су они и на чему се заснива ова акција?
Биолошки катализатори протеинске природе суензими. Њихова основа је сложена структурна организација која има низ специфичних својстава. Једноставно речено, реч је о јединственим протеинима који могу да смање енергију активације процеса у живим организмима и да их изводе брзином неколико милиона пута већом од нормалне.
Постоји много примера таквих молекула:
- katalaza;
- амилазе;
- оксиредуктаза;
- глукоза оксидаза;
- липаза;
- инвертаза;
- лизозим;
- протеаза и други.
Дакле, можемо закључити:ензими су биолошки катализатори протеинске природе који делују као јаки акцелератори, омогућавајући да се хиљаде процеса изводе у живим организмима веома великом брзином. Варење, оксидација и редукција се заснивају на њиховом деловању.
Сличности између неорганских и протеинских катализатора
Ензими као биолошки катализатори имају низ својстава сличних неорганским. То укључује следеће:
- Убрзавају се само термодинамички могуће реакције.
- Они не утичу на промену хемијске равнотеже у равнотежним системима, али подједнако убрзавају и директне и реверзне процесе.
- Као резултат, у реакционој сфери остају само производи, катализатор није укључен у њих.
Међутим, поред сличности, постоје и карактеристичне карактеристике ензима.
Разлике у зависности од природе
Биолошки катализатори имају неколико специфичних карактеристика:
- Висок степен селективности. То јест, један протеин је способан да активира само одређену реакцију или групу сличних. Најчешће функционише шема "ензим - супстрат једног процеса".
- Изузетно висок степен активности, јер неке врсте протеина могу да убрзају реакције милионима пута.
- Ензими су веома зависни од услова околине.Они су активни само у одређеном температурном опсегу. пХ средине такође у великој мери утиче на то. Постоји крива која показује минималне, максималне и оптималне вредности за сваки ензим.
- Постоје посебна једињења која се зову ефектори која могу инхибирати природу биолошких катализатора или, обрнуто, позитивно утицати на њих.
- Супстрат на коме делује ензим морабити стриктно специфичан. Постоји теорија која се зове кључ и брава. Описује механизам деловања ензима на супстрат. Катализатор се, као кључ, убацује у подлогу са својим активним центром и реакција почиње.
- Након процеса, ензим је делимично или потпуно уништен.
Дакле, очигледно је да је значај протеинских катализатора изузетно велики за живе организме. Међутим, њихово деловање подлеже одређеним правилима и ограничено је условима животне средине.
Учење катализе у школи
Као део школског програма, катализаториизучавају се и хемија и биологија. На часовима хемије они се проучавају са становишта супстанци које омогућавају извођење индустријских синтеза и добијање великог броја различитих производа. О биолошким катализаторима се говори на часовима биологије. 9. разред обухвата проучавање молекуларне биологије и основа биохемије. Дакле, управо у овој фази образовања ученици добијају основна знања о ензимима као активним супстанцама у организмима живих бића.
Током наставе изводе се експерименти којима се потврђује хемијска активност ових супстанци у одређеним температурним распонима и пХ средине:
- проучавање дејства водоник пероксида као катализатора на сирову и кувану шаргарепу;
- утицаји на месо (термички обрађено и сирово), кромпир и друге производе.
Ензими у људском телу
Сваки школарац, довољно образован иПошто је прешао границу средњег образовања, зна како се зову биолошки катализатори. Ензими у телу имају строго специфичну специјализацију. Дакле, сваки процес може имати свој катализатор.
Дакле, сви ензими у телу могу се поделити у неколико група:
- оксидоредуктазе, на пример каталаза или алкохол дехидрогеназа;
- трансферазе - кеназе;
- хидролазе важне за варење: пепсин, амилаза, липопротеин липаза, естераза и друге;
- лигазе, на пример ДНК полимераза;
- изомераза;
- лиасес.
Пошто сва ова једињења имају протеинеприроде, као и комплекса витамина у саставу, онда је повећање телесне температуре испуњено денатурацијом структуре, а самим тим и престанком свих биохемијских реакција. У овом случају, тело је близу смрти. Због тога се висока телесна температура мора смањити током болести.
Употреба протеинских катализатора у индустрији
Ензими се често користе у различитим индустријама:
- хемикалија;
- текстил;
- храна.
На полицама продавница можете видети средства за чишћење и прашкове за прање који садрже ензиме - то су ензими који побољшавају квалитет прања веша.
Чему служе биолошки катализатори?
Њихов значај је тешко преценити.На крају крајева, они не само да омогућавају живим организмима да живе, дишу, једу и спроводе метаболичке процесе, већ нам дају могућност да уништимо индустријски отпад, набавимо лекове, заштитимо и сачувамо своје здравље и стање животне средине.
