Як называюцца біялагічныя каталізатары? Ферменты як біялагічныя каталізатары

Чалавечы арганізм называюць біяхімічнай завода зусім нездарма. Бо кожную хвіліну ў ім адбываюцца тысячы, дзясяткі і сотні тысяч працэсаў акіслення, расшчаплення, аднаўлення і іншых рэакцый. Што дазваляе ім працякаць з такой велізарнай хуткасцю, забяспечваючы кожную клетку энергіяй, харчаваннем і кіслародам?

Паняцце аб каталізатарах

Як у неарганічнай, так і ў арганічнай хіміі вельмі шырока выкарыстоўваюцца адмысловыя рэчывы, здольныя паскараць праходжанне хімічных рэакцый у некалькі тысяч, а часам і мільёнаў разоў. Назва гэтых злучэнняў - "каталізатары". У неарганічнай хіміі гэта аксіды металаў, плаціна, срэбра, нікель і іншыя.

Іх галоўнае дзеянне - адукацыя часовых комплексаў з удзельнікамі рэакцыі, за кошт паніжэння энергіі актывацыі працэс ажыццяўляецца ў некалькі разоў хутчэй. Пасля гэтага комплекс распадаецца, і з сферы можна вывесці каталізатар ў тым жа колькасным і якасным складзе, што і да пачатку працэсу.

Існуе два варыянты каталітычных рэакцый:

• гамагенныя - паскаральнік і ўдзельнікі ў адным агрэгатным стане;
• гетэрагенныя - паскаральнік і ўдзельнікі ў розных станах, ёсць мяжа падзелу фаз.

Акрамя таго, ёсць і супрацьлеглыя па дзеянні злучэння - інгібітары. Яны накіраваны на запаволенне неабходных рэакцый. Так, напрыклад, яны дазваляюць знізіць колькасць часу на фарміраванне карозіі.

Біялагічныя каталізатары па сваёй прыродзе адрозніваюцца ад неарганічных, ды і ўласцівасці іх некалькі спецыфічныя. Таму ў жывых сістэмах каталіз іншы.

Ферменты - што гэта?

Даказана, што калі б дзеянне спецыяльных рэчываў, якія паскараюць пазначаныя працэсы, не ажыццяўлялася ўнутры жывых сістэм, то звычайнае яблык у страўніку пераварваецца б каля двух дзён. За такую колькасць часу пачаліся б працэсы раскладання і інтаксікацыя прадуктамі гніення. Аднак гэтага не адбываецца, і фрукт цалкам перапрацоўваецца ўжо за паўтары гадзіны. Ажыццяўляюць гэта біялагічныя каталізатары, якія ў вялікай колькасці прысутнічаюць у складзе кожнага арганізма. Але што яны сабой уяўляюць і на чым заснавана такое дзеянне?

Біялагічныя каталізатары бялковай прыроды - гэта ферменты. Іх аснова - складаныя структурная арганізацыя, якая валодае побач спецыфічных уласцівасцяў. Прасцей кажучы, гэта унікальныя вавёркі, здольныя змяншаць энергію актывацыі працэсаў у жывых арганізмах і ажыццяўляць іх з хуткасцю, якая перавышае звычайныя значэнні ў некалькі мільёнаў разоў.

Можна прывесці мноства прыкладаў падобных малекул:

• каталаза;
• амілаза;
• оксиредуктаза;
• глюкозооксидаза;
• ліпаза;
• инвертаза;
• лизоцим;
• протеаз і іншыя.

Такім чынам, можна зрабіць выснову: ферменты - біялагічныя каталізатары бялковай прыроды, якія дзейнічаюць як моцныя паскаральнікі, дазваляючы ажыццяўляць тысячы працэсаў у жывых арганізмах з вельмі высокай хуткасцю. На іх дзеянні заснавана страваванне, акісленне, аднаўленне.

Падабенства неарганічных і бялковых каталізатараў

Ферменты як біялагічныя каталізатары маюць шэраг уласцівасцяў, падобных з неарганічнымі. Да такіх можна аднесці наступныя:

1. Паскараюць толькі тэрмадынамічна магчымыя рэакцыі.
2. Не ўплываюць на зрушэнне хімічнага раўнавагі ў раўнаважкіх сістэмах, а аднолькава паскараюць як прамы, так і зваротны працэс.
3. У выніку ў сферы рэакцыі застаюцца толькі прадукты, каталізатар у іх лік не ўваходзіць.

Аднак, акрамя падабенстве, існуюць яшчэ і адметныя асаблівасці ферментаў.

Адрозненні ў залежнасці ад прыроды

Біялагічныя каталізатары маюць некалькі спецыфічных асаблівасцяў:

1. Высокая ступень выбіральнасці. Гэта значыць адзін бялок здольны актывізаваць толькі нейкую пэўную рэакцыю або групу падобных. Часцей за ўсё працуе схема "фермент - субстрат аднаго працэсу".
2. Надзвычай высокая ступень актыўнасці, бо некаторыя віды бялкоў здольныя паскараць рэакцыі ў мільёны разоў.
3. Ферменты моцна залежаць ад умоў асяроддзя. Праяўляюць актыўнасць толькі ў пэўным інтэрвале тэмператур. Таксама моцна ўплывае рН асяроддзя. Існуе крывая, якая паказвае значэння мінімуму, максімуму і оптымуму па паказчыках для кожнага фермента.
4. Існуюць спецыяльныя злучэння, званыя эффекторам, якія здольныя прыгнятаць прыроду біялагічных каталізатараў альбо, наадварот, станоўча ўплываць на іх.
5. Субстрат, на якім працуе фермент, павінен быць строга спецыфічны. Існуе тэорыя, якая носіць назву ключа і замка. Яна апісвае механізм дзеяння фермента на субстраце. Каталізатар, падобна ключу, ўбудоўваецца ў субстрат сваім актыўным цэнтрам, і пачынаецца рэакцыя.
6. Пасля працэсу фермент часткова альбо цалкам руйнуецца.

Такім чынам, відавочна, што значэнне бялковых каталізатараў вельмі вялікая для жывых арганізмаў. Аднак дзеянне іх падпарадкоўваецца пэўным правілам і абмяжоўваецца рамкамі умоў навакольнага асяроддзя.

Вывучэнне каталізу ў школе

У рамках школьнай праграмы каталізатары вывучаюцца як на хіміі, так і на біялогіі. На ўроках хіміі яны вывучаюцца з пункту гледжання рэчываў, якія дазваляюць ажыццяўляць прамысловыя сінтэзы, атрымліваць вялікую колькасць разнастайных прадуктаў. На ўроках біялогіі разглядаюцца менавіта біялагічныя каталізатары. 9 клас мае на ўвазе вывучэнне малекулярнай біялогіі і асноў біяхіміі. Таму менавіта на дадзенай ступені адукацыі навучэнцы і атрымліваюць асновы ведаў аб ферментах як дзеючых рэчывах у арганізмах жывых істот.

На ўроках праводзяцца досведы, якія пацвярджаюць хімічную актыўнасць дадзеных рэчываў у пэўных тэмпературных інтэрвалах і рн асяроддзя:

• даследаванне дзеянні перакісу вадароду як каталізатара на сырую і вараную моркву;
• ўздзеянне на мяса (апрацаванае тэрмічнаму і сырое), бульба і іншыя прадукты.

Ферменты ў арганізме чалавека

Кожны школьнік, дастаткова адукаваны і які перайшоў мяжу сярэдняга звяна адукацыі, ведае, як называюцца біялагічныя каталізатары. Ферменты ў арганізме маюць строга спецыфічную спецыялізацыю. Таму для кожнага працэсу можна назваць сваё каталізуе рэчыва.

Так, усе ферменты арганізма можна падзяліць на некалькі груп:

• оксидоредуктазы, напрыклад, каталаза або алкогольдегидрогеназа;
• трансферазы - Кеназа;
• гидролазы, важныя для стрававання: пепсін, амілаза, липопротеинлипаза, эстеразы і іншыя;
• лигазы, напрыклад, ДНК-полимераза;
• изомеразы;
• ЛіАЗ.

Бо ўсе гэтыя злучэнні маюць бялковую прыроду, а таксама комплекс вітамінаў у складзе, то павышэнне тэмпературы цела багата дэнатурацыя структуры, а такім чынам, спыненнем ўсіх біяхімічных рэакцый. У гэтым выпадку арганізм блізкі да смерці. Таму высокую тэмпературу цела абавязкова збіваюць падчас хваробы.

Выкарыстанне бялковых каталізатараў у прамысловасці

Часта ферменты выкарыстоўваюцца ў розных галінах прамысловасці :

• хімічнай;
• тэкстыльнай;
• харчовы.

На паліцах крам можна бачыць якія чысцяць сродкі і пральныя парашкі са зместам энзімаў - гэта і ёсць ферменты, якія паляпшаюць якасць мыцця бялізны.

Для чаго патрэбныя біялагічныя каталізатары?

Пераацаніць іх значэнне складана. Бо яны не толькі дазваляюць жывым арганізмам жыць, дыхаць, харчавацца, ажыццяўляць працэсы метабалізму, але і даюць нам магчымасць знішчаць прамысловыя адходы, атрымліваць лекі, абараняць і берагчы сваё здароўе і стан навакольнага асяроддзя.