Die menslike liggaam word vir 'n rede 'n biochemiese fabriek genoem. Daar vind immers elke minuut duisende, tiene en honderdduisende prosesse van oksidasie, splitsing, reduksie en ander reaksies daarin plaas. Wat laat hulle toe om teen so 'n geweldige spoed te vloei, wat elke sel van energie, voeding en suurstof voorsien?
Die konsep van katalisators
Beide in anorganiese en organiese chemie word spesiale stowwe wyd gebruik wat chemiese reaksies met etlike duisende, en soms miljoene kere kan versnel. Die naam van hierdie verbindings is "katalisators". In anorganiese chemie is dit metaaloksiede, platinum, silwer, nikkel en ander.
Hulle hoofaksie is die vorming van tydelike komplekse met die reaksiedeelnemers, deur die aktiveringsenergie te verlaag, word die proses verskeie kere vinniger uitgevoer. Daarna ontbind die kompleks, en die katalisator kan uit die sfeer verwyder word in dieselfde kwantitatiewe en kwalitatiewe samestelling as voor die aanvang van die proses.
Daar is twee tipes katalitiese reaksies:
- homogeen - versneller en deelnemers in eentotale toestand;
- heterogeneen - versneller en deelnemers in verskillende state, daar is 'n fasegrens.
Boonop is daar verbindings wat teenoorgestelde in aksie is - inhibeerders. Hulle is daarop gemik om die nodige reaksies te vertraag. So, byvoorbeeld, laat hulle jou toe om die hoeveelheid tyd vir die vorming van korrosie te verminder.
Biologiese katalisators verskil inherent van anorganiese katalisators, en hul eienskappe is ietwat spesifiek. Daarom is katalise anders in lewende sisteme.
Ensieme - wat is dit?
Dit is bewys dat as die werking van spesiale stowwe wat die aangeduide prosesse versnel, nie binne lewende sisteme uitgevoer word nie, dan sal 'n gewone appel in die maag vir ongeveer twee dae verteer word. Vir so 'n tyd sou die prosesse van ontbinding en dronkenskap met vervalprodukte begin. Dit gebeur egter nie, en die vrugte word binne 'n uur en 'n half heeltemal verwerk. Dit word uitgevoer deur biologiese katalisators, wat in groot hoeveelhede in die samestelling van elke organisme teenwoordig is. Maar wat is dit en wat is die basis van so 'n aksie?
Biologiese katalisators van proteïenaard is ensieme. Hulle basis is 'n komplekse strukturele organisasie met 'n aantal spesifieke eienskappe. Eenvoudig gestel, dit is unieke proteïene wat die aktiveringsenergie van prosesse in lewende organismes kan verminder en dit kan uitvoer teen 'n spoed wat die gewone waardes met 'n paar miljoen keer oorskry.
Daar is baie voorbeelde van sulke molekules:
- katalase;
- amilase;
- oksireduktase;
- glukose-oksidase;
- lipase;
- invertase;
- lisosiem;
- protease en ander.
Ons kan dus tot die gevolgtrekking kom: ensieme is biologiese katalisators van proteïenaard, wat as sterk versnellers dien, wat toelaat dat duisende prosesse in lewende organismes teen 'n baie hoë spoed uitgevoer kan word. Vertering, oksidasie, herstel is gebaseer op hul werking.
Oorgelykhede van anorganiese en proteïenkatalisators
Ensieme as biologiese katalisators het 'n aantal eienskappe soortgelyk aan anorganiese. Dit sluit die volgende in:
- Bespoedig slegs termodinamies moontlike reaksies.
- Moenie die verskuiwing van chemiese ekwilibrium in ewewigstelsels beïnvloed nie, maar versnel beide die vorentoe- en terugwaartse prosesse ewe veel.
- Gevolglik bly net produkte in die reaksiesfeer oor, die katalisator is nie onder hulle nie.
Benewens ooreenkomste is daar egter ook kenmerkende kenmerke van ensieme.
Verskille volgens die natuur
Biologiese katalisators het verskeie spesifieke kenmerke:
- Hoë graad van selektiwiteit. Dit wil sê, een proteïen is in staat om slegs 'n sekere reaksie of 'n groep soortgelyke te aktiveer. Meestal werk die "ensiem - substraat van een proses"-skema.
- Uiters hoë mate van aktiwiteit, want sommige tipes proteïene kan reaksies miljoene kere versnel.
- Ensieme is hoogs afhanklik vanvan omgewingstoestande. Hulle is slegs aktief in 'n sekere temperatuurreeks. Die pH van die medium beïnvloed ook sterk. Daar is 'n kromme wat die minimum, maksimum en optimum waardes vir elke ensiem toon.
- Daar is spesiale verbindings wat effektore genoem word wat die aard van biologiese katalisators kan inhibeer of, omgekeerd, 'n positiewe uitwerking op hulle kan hê.
- Die substraat waarop die ensiem werk, moet streng spesifiek wees. Daar is 'n teorie wat die sleutel en die slot genoem word. Dit beskryf die werkingsmeganisme van die ensiem op die substraat. Die katalisator, soos 'n sleutel, is ingebed in die substraat met sy aktiewe plek, en die reaksie begin.
- Na die proses is die ensiem gedeeltelik of heeltemal vernietig.
Dit is dus duidelik dat die belangrikheid van proteïenkatalisators uiters hoog is vir lewende organismes. Hulle optrede is egter onderhewig aan sekere reëls en word beperk deur omgewingstoestande.
Bestudeer katalise op skool
As deel van die skoolkurrikulum word katalisators in beide chemie en biologie bestudeer. In chemie-lesse word dit bestudeer vanuit die oogpunt van stowwe wat dit moontlik maak om industriële sinteses uit te voer en 'n groot aantal verskillende produkte te verkry. In biologie-lesse is dit biologiese katalisators wat oorweeg word. Graad 9 behels die studie van molekulêre biologie en die basiese beginsels van biochemie. Daarom is dit op hierdie stadium van onderwys dat studente die basiese kennis oor ensieme as aktiewe stowwe inorganismes van lewende wesens.
Eksperimente word by die lesse uitgevoer, wat die chemiese aktiwiteit van hierdie stowwe in sekere temperatuurreekse en pH van die omgewing bevestig:
- studie van die effek van waterstofperoksied as katalisator op rou en gekookte wortels;
- effek op vleis (gaar en rou), aartappels en ander produkte.
Ensieme in die menslike liggaam
Elke skoolkind wat voldoende opgevoed is en wat die grens van sekondêre onderwys oorgesteek het, weet wat biologiese katalisators genoem word. Ensieme in die liggaam het 'n streng spesifieke spesialisasie. Daarom kan jy vir elke proses jou katalitiese stof noem.
Dus, al die ensieme van die liggaam kan in verskeie groepe verdeel word:
- oksidoreduktase soos katalase of alkoholdehidrogenase;
- transferases - kenase;
- hidrolase belangrik vir vertering: pepsien, amilase, lipoproteïenlipase, esterase en ander;
- ligases, bv. DNA-polimerase;
- isomerase;
- lyases.
Aangesien al hierdie verbindings van 'n proteïenaard is, sowel as 'n kompleks van vitamiene in die samestelling, is 'n toename in liggaamstemperatuur belaai met denaturering van die struktuur, en gevolglik die staking van alle biochemiese reaksies. In hierdie geval is die organisme naby aan die dood. Daarom word hoë liggaamstemperatuur noodwendig tydens siekte verlaag.
Gebruik van proteïenkatalisators in die industrie
Dikwels word ensieme in verskillende industrieë gebruikbedryf:
- chemies;
- tekstiel;
- kos.
Op die rakke van winkels kan jy skoonmaakmiddels en waspoeiers sien wat ensieme bevat - dit is ensieme wat die kwaliteit van klerewas verbeter.
Waarvoor is biologiese katalisators?
Dit is moeilik om die belangrikheid daarvan te oorskat. Hulle laat immers nie net lewende organismes toe om te leef, asem te haal, te eet, metaboliese prosesse uit te voer nie, maar gee ons ook die geleentheid om industriële afval te vernietig, medisyne te bekom, ons gesondheid en die omgewing te beskerm en te beskerm.
