Ce se numesc catalizatori biologici? Enzimele ca catalizatori biologici

Corpul uman este numit o plantă biochimică pentru un motiv bun. După fiecare minut, în ea apar mii, zeci și sute de mii de procese de oxidare, despicare, reducere și alte reacții. Ce le permite să curgă la o viteză atât de mare, oferind fiecărei celule energie, nutriție și oxigen?

Conceptul de catalizatori

Atât în ​​chimie anorganică, cât și în chimie organică au fost folosite substanțe speciale care pot accelera cursul reacțiilor chimice de câteva mii și uneori de milioane de ori. Numele acestor compuși este "catalizatori". În Chimia anorganică este oxizi de metal, platină, argint, nichel și altele.

Principala lor acțiune este formarea complexelor de timp cu participanții la reacție, prin scăderea energiei de activare, procesul fiind de câteva ori mai rapid. După aceasta, complexul se descompune și catalizatorul poate fi extras din sferă în aceeași compoziție cantitativă și calitativă ca înainte de începerea procesului.

Există două variante de reacții catalitice:

• Omogen - accelerator și participanți într-o stare agregată;
• eterogene - accelerator și participanți în diferite state, este interfața de faze.

În plus, există, de asemenea, compuși opuși - inhibitori. Acestea vizează încetinirea reacțiilor necesare. De exemplu, ele permit reducerea timpului de formare a coroziunii.

Catalizatorii biologici sunt în mod inerent diferiți de cei anorganici, iar proprietățile lor sunt oarecum specifice. Prin urmare, în sistemele vii, cataliza este diferită.

Enzime - ce este?

Se demonstrează că, dacă acțiunea substanțelor speciale care accelerează procesele indicate nu a fost efectuată în sistemele vii, atunci mărul obișnuit din stomac ar fi digerat timp de aproximativ două zile. Pentru o astfel de perioadă de timp, procesele de descompunere și intoxicare cu produse de putrezire ar începe. Cu toate acestea, acest lucru nu se întâmplă, iar fructele sunt prelucrate complet într-o oră și jumătate. Realizați acești catalizatori biologici, care în cantități mari sunt prezenți în compoziția fiecărui organism. Dar ce sunt ele și care este baza pentru o astfel de acțiune?

Catalizatorii biologici de natură proteică sunt enzimele. Baza lor este o organizație structurală complexă cu un număr de proprietăți specifice. Pur și simplu, acestea sunt proteine ​​unice care pot reduce energia de activare a proceselor din organismele vii și le pot transporta cu o viteză care depășește valorile uzuale de câteva milioane de ori.

Există multe exemple de astfel de molecule:

• catalază;
• amilază;
• oxidoreductaze;
• glucoz oxidaza;
• lipază;
• de invertază;
• lizozim;
• proteaza și altele.

Astfel, putem concluziona: enzimele sunt catalizatori biologici de natură proteică, care acționează ca acceleratori puternici, permițând efectuarea a mii de procese în organismele vii la o rată foarte ridicată. Acțiunea lor se bazează pe digestie, oxidare, reducere.

Asemănări între catalizatorii anorganici și proteici

Enzimele ca catalizatori biologici au un număr de proprietăți similare cu cele anorganice. Acestea includ:

1. Numai reacțiile termodinamice posibile sunt accelerate.
2. Nu afectați decalajul echilibrul chimic în sisteme de echilibru, dar și la accelerarea atât a procesului direct cât și a inversului.
3. Ca rezultat, numai produsele rămân în sfera de reacție, catalizatorul nu este inclus în numărul lor.

Cu toate acestea, pe lângă similitudine, există, de asemenea, trăsături distincte ale enzimelor.

Diferențe în funcție de natură

Catalizatorii biologici au câteva caracteristici specifice:

1. Nivel ridicat de selectivitate. Adică, o proteină este capabilă să activeze doar o anumită reacție sau un grup asemănător. Cel mai adesea funcționează schema "enzimă-substrat de un proces".
2. Extrem de mare grad de activitate, pentru că unii tipuri de proteine poate accelera reacția de milioane de ori.
3. Enzimele depind puternic de condițiile de mediu. Ele prezintă activitate numai într-un anumit interval de temperatură. PH-ul mediului, de asemenea, influențează puternic. Există o curbă care arată valorile minime, maxime și optime pentru fiecare enzimă.
4. Există compuși speciali numiți efectori care pot inhiba natura catalizatorilor biologici sau, invers, au un efect pozitiv asupra lor.
5. Substratul pe care funcționează enzima trebuie să fie strict specific. Există o teorie care poartă numele unei chei și a unei încuietori. Acesta descrie mecanismul de acțiune al enzimei pe substrat. Catalizatorul, ca o cheie, este încorporat în substrat prin centrul său activ, iar reacția începe.
6. După proces, enzima este distrusă parțial sau complet.

Astfel, este evident că importanța catalizatorilor proteici este extrem de ridicată pentru organismele vii. Cu toate acestea, acțiunea lor este supusă anumitor reguli și este limitată la condițiile de mediu.

Studiul catalizei în școală

În cadrul programului școlar, catalizatorii sunt studiați atât în ​​chimie cât și în biologie. În lecțiile de chimie, ele sunt studiate din punct de vedere al substanțelor care fac posibilă realizarea unor sinteze industriale, pentru a obține un număr mare de produse diferite. În lecțiile de biologie sunt considerați catalizatori biologici. Clasa 9 implică studiul biologiei moleculare și a fundamentelor biochimiei. Prin urmare, este vorba despre asta nivelurile de educație elevii și obțineți cunoștințele de bază despre cunoașterea enzimelor ca substanțe active în organismele ființelor vii.

La lecții se efectuează experimente care confirmă activitatea chimică a acestor substanțe în anumite intervale de temperatură și pH-ul mediului:

• studiul efectului peroxidului de hidrogen ca catalizator asupra morcovilor brute și fierte;
• impact asupra cărnii (prelucrate termic și brut), cartofi și alte produse.

Enzime din corpul uman

Fiecare elev, care este suficient de educat și a trecut linia nivelului de învățământ mediu, știe ce sunt numiți catalizatori biologici. Enzimele din organism au o specializare strict specifică. Prin urmare, pentru fiecare proces, se poate numi agentul său de catalizator.

Deci, toate enzimele corpului pot fi împărțite în mai multe grupuri:

• oxidoreductaza, de exemplu, catalază sau alcool dehidrogenază;
• transferaza - kenaza;
• hidrolaze importante pentru digestie: pepsină, amilază, lipază de lipoproteină, esterază și altele;
• ligaze, de exemplu, ADN polimeraza;
• izomeraza;
• liază.

Deoarece toți acești compuși sunt de proteine ​​în natură, precum și un complex de vitamine din compoziție, febra este denaturant plină structura și, în consecință, încetarea tuturor reacțiilor biochimice. În acest caz, corpul este aproape de moarte. De aceea, în timpul bolii, trebuie scăpat o temperatură ridicată a corpului.

Utilizarea catalizatorilor proteici în industrie

Adesea enzimele sunt utilizate în diferite industrie:

• chimice;
• textile;
• produse alimentare.

Pe rafturile de magazine puteți vedea produse de curățat și pulberi de spălare cu conținutul de enzime - acestea sunt enzimele care îmbunătățesc calitatea spălării de haine.

De ce avem nevoie de catalizatori biologici?

Supraestimează valoarea lor este dificilă. La urma urmei, ei nu numai că permit organismele vii să trăiască, respira, mânca, exercita metabolismul, dar, de asemenea, să ne dea posibilitatea de a distruge deșeurile industriale, primesc medicamente pentru a proteja și de a păstra sănătatea lor și a mediului.