Co jsou nazývány biologickými katalyzátory? Enzymy jako biologické katalyzátory

Lidské tělo je z dobrého důvodu nazýváno biochemickou rostlinou. 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

Jak v anorganické, tak v organické chemii se velmi široce používají speciální látky, které mohou urychlit průběh chemických reakcí o několika tisících a někdy i o miliony časů. Název těchto sloučenin je "katalyzátory". V Anorganická chemie je oxidy kovů, platina, stříbro, nikl a další.

Jejich hlavní činností je vytvoření časových komplexů s účastníky reakce, snížením aktivační energie, proces je několikrát rychlejší. 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 ​​protikladné sloučeniny - 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?

Dokázalo se, že pokud by působení speciálních látek, urychlujících uvedené procesy, nebylo prováděno v živých systémech, obvyklé jablko v žaludku by 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?

Biologickými katalyzátory proteinu jsou enzymy. 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 konstatovat, že enzymy jsou biologickými katalyzátory bílkovinných přírodních látek, které působí jako silné urychlovače, které umožňují provádět tisíce procesů v živých organizmech velmi vysokou rychlostí. 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. Nemějte vliv na posun chemická rovnováha v rovnovážných systémech, ale stejně zrychlují 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 může reakci urychlit miliony krát.
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, které se nazývají efektory, které jsou schopné inhibovat povahu biologických katalyzátorů nebo naopak mají na ně pozitivní vliv.
5. Substrát, na kterém enzym funguje, musí být přísně specifický. Existuje teorie, která nese název klíče a zámku. Popisuje to mechanismu účinku enzymu na podkladu. 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 studovány katalyzátory 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 to na tom úroveň vzdělání studenti a získat základní znalosti 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, který je dostatečně vzdělaný a překročil 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.

Vzhledem k tomu, všechny tyto sloučeniny jsou protein v přírodě, stejně jako komplex vitamínů v kompozici, horečka je plná denaturaci strukturu, a v důsledku toho o 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

Často enzymy se používají v různých průmyslu:

• chemické;
• textilní;
• potraviny.

Na regálech obchodů naleznete čisticí prostředky a pracích prášků s obsahem enzymů - to jsou enzymy, které zlepšují kvalitu praní prádla.

Proč potřebujeme biologické katalyzátory?

Nadhodnocení jejich významu je obtížné. Koneckonců, nejenže dovolit živé organismy žít, dýchat, jíst, cvičení metabolismus, ale také dát nám příležitost zničit průmyslový odpad, dostávají léky chránit a zachovat své zdraví a životní prostředí.