Co jsou nazývány biologickými katalyzátory? Enzymy jako biologické katalyzátory

Lidské tělo se nazývá biochemickétovárna není marná. Po každé minutě se v ní objevují tisíce, desítky a stovky tisíc procesů oxidace, štěpení, redukce a dalších reakcí. Co jim umožňuje proudit tak obrovskou rychlostí, že každá buňka poskytuje energii, výživu a kyslík?

Koncept katalyzátorů

V anorganické i organické chemiipoužívají se velmi speciální látky, které mohou urychlit průběh chemických reakcí v několika tisících a někdy i v milionech časů. Název těchto sloučenin je "katalyzátory". V anorganické chemii jsou to oxidy kovů, platina, stříbro, nikl a další.

Jejich hlavní činností je vytvoření dočasnéhokomplexů s účastníky reakce, kvůli snížení aktivační energie, proces se provádí několikrát rychleji. Poté se komplex rozpadá a katalyzátor se může vyjmout z koule ve stejném kvantitativním a kvalitativním složení jako před začátkem procesu.

Existují dvě varianty katalytických reakcí:

• Homogenní - akcelerátor a účastníci v jednom agregátním stavu;
• heterogenní - urychlovač a účastníci v různých státech, je rozhraní fází.

Kromě toho existují i ​​opačné akcesloučeniny jsou inhibitory. Jsou zaměřeny na zpomalení potřebných reakcí. Takže například umožňují zkrátit dobu tvorby koroze.

Biologické katalyzátory jsou neodmyslitelně odlišné od anorganických a jejich vlastnosti jsou poněkud specifické. Proto v živých systémech je katalýza odlišná.

Enzymy - co to je?

Je dokázáno, že pokud akce zvláštníchlátky, které urychlují uvedené procesy, nebyly prováděny uvnitř živých systémů, pak by obvyklé jablko v žaludku bylo tráveno asi dva dny. Po tak dlouhé časové období by začaly procesy rozkladu a intoxikace s hnilobnými produkty. Nicméně, toto se nestane a ovoce je zcela zpracováno za hodinu a půl. Proveďte tyto biologické katalyzátory, které jsou ve velkém množství přítomny ve složení každého organismu. Ale co jsou to a co je základem pro takovou akci?

Biologické katalyzátory proteinové povahy jsouenzymy. Jejich základem je složitá strukturální organizace s řadou specifických vlastností. Jednoduše řečeno, jedná se o unikátní bílkoviny, které mohou snížit aktivační energii procesů v živých organizmech a přenášet je rychlostí přesahujícími obvyklé hodnoty několika milionů.

Existuje mnoho příkladů takových molekul:

• katalasa;
• amyláza;
• oxidoreduktáza;
• oxidáza glukózy;
• lipáza;
• invertáza;
• lysozym;
• proteáza a další.

Můžeme tedy uzavřít:enzymy jsou biologickými katalyzátory proteinové povahy, které působí jako silné urychlovače, umožňují provádět tisíce procesů v živých organizmech ve velmi vysokých dávkách. Jejich působení je založeno na trávení, oxidaci, redukci.

Podobnosti mezi anorganickými a proteinovými katalyzátory

Enzymy jako biologické katalyzátory mají řadu vlastností podobných anorganickým vlastnostem. Patří sem:

1. Zrychlují se pouze termodynamicky možné reakce.
2. Neovlivňujte posun chemické rovnováhy v rovnovážných systémech, ale rovnoměrně urychlujte jak přímý tak i inverzní proces.
3. V důsledku toho zůstanou v reakční sféře pouze produkty, katalyzátor není zahrnut v jejich počtu.

Nicméně, kromě podobnosti, existují také charakteristické rysy enzymů.

Rozdíly závisí na přírodě

Biologické katalyzátory mají několik specifických rysů:

1. Vysoký stupeň selektivity. To znamená, že jeden protein je schopen aktivovat pouze určitou reakci nebo skupinu podobných. Nejčastěji funguje režim "enzym-substrát jednoho procesu".
2. Extrémně vysoký stupeň aktivity, protože některé typy bílkovin dokáží reakci urychlovat miliónykrát.
3. Enzymy silně závisí na podmínkách prostředí.Ukazují aktivitu pouze v určitém teplotním rozmezí. Hodnota pH média také silně ovlivňuje. Existuje křivka ukazující hodnoty minimálního, maximálního a optimálního pro každý enzym.
4. Existují speciální sloučeniny zvané efektory, které jsou schopny inhibovat biologickou povahu katalyzátoru nebo naopak, má pozitivní vliv na ně.
5. Substrát, na kterém enzym funguje, musí býtbýt přísně specifické. Existuje teorie, která nese název klíče a zámku. Popisuje mechanismus působení enzymu na substrát. Katalyzátor, jako klíč, je zabudován do podkladu svým aktivním středem a reakce začíná.
6. Po tomto procesu je enzym částečně nebo zcela zničen.

Je tedy zřejmé, že důležitost proteinových katalyzátorů je pro živé organismy extrémně vysoká. Jeho činnost však podléhá určitým pravidlům a omezuje se na podmínky prostředí.

Studium katalýzy ve škole

V rámci školního programu jsou katalyzátoryjsou studovány jak v chemii, tak v biologii. V hodinách chemie jsou studovány z hlediska látek, které umožňují provádět průmyslové syntézy, získávat velké množství různých produktů. V hodinách biologie jsou zvažovány biologické katalyzátory. Třída 9 zahrnuje studium molekulární biologie a základy biochemie. Proto je v tomto stupni vzdělávání studenti získávají základy znalostí o enzymech jako účinných látkách v organismech živých bytostí.

V hodinách jsou prováděny experimenty, které potvrzují chemickou aktivitu těchto látek v určitých teplotních rozmezích a pH média:

• studie vlivu peroxidu vodíku jako katalyzátoru na surové a vařené mrkve;
• dopad na maso (tepelně zpracované a surové), brambory a jiné produkty.

Enzymy v lidském těle

Každý školák, dostatečně vzdělaný apřekročil hranice střední úrovně vzdělání, ví, jaké biologické katalyzátory jsou nazývány. Enzymy v těle mají přísně specifickou specializaci. Proto pro každý proces lze pojmenovat jeho katalyzátor.

Takže všechny enzymy těla lze rozdělit do několika skupin:

• oxidoreduktázu, například katalázu nebo alkoholdehydrogenázu;
• transferáza - kenasa;
• hydrolázy důležité pro trávení: pepsin, amyláza, lipoproteinová lipáza, esteráza a další;
• ligázy, například DNA polymerasu;
• isomeráza;
• lyase.

Protože všechny tyto sloučeniny mají proteinpříroda, stejně jako komplex vitaminů v kompozici, zvýšení tělesné teploty je plné denaturace struktury a následně ukončení všech biochemických reakcí. V tomto případě je tělo blízké smrti. Vysoká tělesná teplota proto musí být během onemocnění zlikvidována.

Použití proteinových katalyzátorů v průmyslu

Enzymy se často používají v různých odvětvích:

• chemické;
• textilní;
• potraviny.

Na regálech obchodů naleznete čisticí prostředky a prací prášky obsahující enzymy - to jsou enzymy, které zlepšují kvalitu prádla.

Proč potřebujeme biologické katalyzátory?

Nadhodnocení jejich významu je obtížné.Koneckonců nejenže umožňují živým organismům žít, dýchat, jíst, metabolizovat, ale také nám umožňují zničit průmyslový odpad, přijímat léky, chránit a chránit naše zdraví a stav životního prostředí.