İnsan vücuduna bir nedenle biyokimyasal fabrika denir. Sonuçta, her dakika içinde binlerce, on ve yüzbinlerce oksidasyon, yarma, indirgeme ve diğer reaksiyonlar gerçekleşir. Her hücreye enerji, besin ve oksijen sağlayarak bu kadar muazzam bir hızla akmalarını sağlayan nedir?
Katalizör kavramı
Hem inorganik hem de organik kimyada, kimyasal reaksiyonları birkaç bin, bazen milyonlarca kez hızlandırabilen özel maddeler yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu bileşiklerin adı "katalizörler"dir. İnorganik kimyada bunlar metal oksitler, platin, gümüş, nikel ve diğerleridir.
Ana eylemleri, reaksiyon katılımcıları ile geçici kompleksler oluşturmaktır, aktivasyon enerjisini düşürerek işlem birkaç kat daha hızlı gerçekleştirilir. Bundan sonra, kompleks ayrışır ve katalizör, sürecin başlamasından önceki aynı nicel ve nitel bileşimde küreden çıkarılabilir.
İki tür katalitik reaksiyon vardır:
- homojen - hızlandırıcı ve katılımcılar bir aradatoplu durum;
- heterojen - hızlandırıcı ve farklı eyaletlerdeki katılımcılar, bir faz sınırı vardır.
Ayrıca, eylemde zıt olan bileşikler vardır - inhibitörler. Gerekli reaksiyonları yavaşlatmayı amaçlarlar. Böylece, örneğin, korozyon oluşumu için geçen süreyi az altmanıza izin verirler.
Biyolojik katalizörler doğal olarak inorganik olanlardan farklıdır ve özellikleri biraz spesifiktir. Bu nedenle canlı sistemlerde kataliz farklıdır.
Enzimler - nedir?
Belirtilen işlemleri hızlandıran özel maddelerin etkisi canlı sistemlerde gerçekleştirilmeseydi, midedeki sıradan bir elmanın yaklaşık iki gün boyunca sindirileceği kanıtlandı. Böyle bir süre için, bozunma ürünleri ile ayrışma ve zehirlenme süreçleri başlayacaktı. Ancak bu olmaz ve meyve bir buçuk saat içinde tamamen işlenir. Bu, her organizmanın bileşiminde büyük miktarlarda bulunan biyolojik katalizörler tarafından gerçekleştirilir. Ama bunlar nedir ve böyle bir eylemin temeli nedir?
Protein doğasının biyolojik katalizörleri enzimlerdir. Temelleri, bir dizi spesifik özelliğe sahip karmaşık bir yapısal organizasyondur. Basitçe söylemek gerekirse, bunlar canlı organizmalardaki süreçlerin aktivasyon enerjisini az altabilen ve normal değerleri birkaç milyon kat aşan bir hızda gerçekleştirebilen benzersiz proteinlerdir.
Bu tür moleküllerin birçok örneği vardır:
- katalaz;
- amilaz;
- oksiredüktaz;
- glikoz oksidaz;
- lipaz;
- invertaz;
- lizozim;
- proteaz ve diğerleri.
Böylece şu sonuca varabiliriz: enzimler, canlı organizmalarda binlerce işlemin çok yüksek bir hızda gerçekleştirilmesine izin veren güçlü hızlandırıcılar gibi davranan protein doğasının biyolojik katalizörleridir. Sindirim, oksidasyon, restorasyon, eylemlerine dayanır.
İnorganik ve protein katalizörlerinin benzerlikleri
Biyolojik katalizörler olarak enzimler, inorganik olanlara benzer bir takım özelliklere sahiptir. Bunlar şunları içerir:
- Yalnızca termodinamik olarak olası reaksiyonları hızlandırın.
- Denge sistemlerinde kimyasal dengenin kaymasını etkilemez, ancak hem ileri hem de geri süreçleri eşit olarak hızlandırır.
- Sonuç olarak, reaksiyon küresinde sadece ürünler kalır, katalizör bunların arasında değildir.
Ancak, benzerliklere ek olarak, enzimlerin ayırt edici özellikleri de vardır.
Doğaya göre farklılıklar
Biyolojik katalizörlerin birkaç özel özelliği vardır:
- Yüksek derecede seçicilik. Yani, bir protein sadece belirli bir reaksiyonu veya benzerlerinden oluşan bir grubu aktive edebilir. Çoğu zaman, "enzim - bir işlemin substratı" şeması işe yarar.
- Son derece yüksek aktivite, çünkü bazı protein türleri reaksiyonları milyonlarca kez hızlandırabilir.
- Enzimler son derece bağımlıdırçevre koşullarından. Sadece belirli bir sıcaklık aralığında aktiftirler. Ortamın pH'ı da güçlü bir şekilde etkiler. Her enzim için minimum, maksimum ve optimum değerleri gösteren bir eğri vardır.
- Biyolojik katalizörlerin doğasını engelleyebilen veya tersine, onlar üzerinde olumlu bir etkiye sahip olabilen efektör adı verilen özel bileşikler vardır.
- Enzimin üzerinde çalıştığı substrat kesinlikle spesifik olmalıdır. Anahtar ve kilit denen bir teori var. Enzimin substrat üzerindeki etki mekanizmasını açıklar. Katalizör, bir anahtar gibi, aktif bölgesi ile substrata gömülür ve reaksiyon başlar.
- İşlemden sonra enzim kısmen veya tamamen yok edilir.
Böylece protein katalizörlerinin canlı organizmalar için öneminin son derece yüksek olduğu açıktır. Ancak eylemleri belirli kurallara tabidir ve çevresel koşullarla sınırlıdır.
Okulda katalizör çalışması
Okul müfredatının bir parçası olarak, katalizörler hem kimya hem de biyolojide incelenir. Kimya derslerinde, endüstriyel sentezlerin gerçekleştirilmesini ve çok sayıda çeşitli ürün elde edilmesini mümkün kılan maddeler açısından incelenirler. Biyoloji derslerinde dikkate alınan biyolojik katalizörlerdir. 9. Sınıf, moleküler biyoloji ve biyokimyanın temellerini içerir. Bu nedenle, öğrencilerin aktif maddeler olarak enzimler hakkında temel bilgileri öğrenmeleri eğitimin bu aşamasındadır.canlıların organizmaları.
Derslerde bu maddelerin belirli sıcaklık aralıklarında ve ortamın pH'ında kimyasal aktivitelerini doğrulayan deneyler yapılır:
- katalizör olarak hidrojen peroksitin çiğ ve haşlanmış havuç üzerindeki etkisinin incelenmesi;
- et (pişmiş ve çiğ), patates ve diğer ürünler üzerindeki etkisi.
İnsan vücudundaki enzimler
Yeterince eğitimli ve orta öğretim çizgisini aşan her okul çocuğu biyolojik katalizörlerin ne olduğunu bilir. Vücuttaki enzimlerin kesinlikle özel bir uzmanlığı vardır. Bu nedenle, her işlem için katalitik maddenizi adlandırabilirsiniz.
Yani, vücudun tüm enzimleri birkaç gruba ayrılabilir:
- katalaz veya alkol dehidrojenaz gibi oksidoredüktazlar;
- transferazlar - kenaz;
- sindirim için önemli hidrolazlar: pepsin, amilaz, lipoprotein lipaz, esteraz ve diğerleri;
- ligazlar, örneğin DNA polimeraz;
- izomeraz;
- lyases.
Tüm bu bileşikler bir protein doğasının yanı sıra bileşimdeki bir vitamin kompleksi olduğundan, vücut sıcaklığındaki bir artış yapının denatürasyonu ve sonuç olarak tüm biyokimyasal reaksiyonların durması ile doludur. Bu durumda, organizma ölüme yakındır. Bu nedenle hastalık sırasında yüksek vücut ısısı mutlaka düşürülür.
Endüstride protein katalizörlerinin kullanımı
Genellikle enzimler farklı endüstrilerde kullanılırendüstri:
- kimyasal;
- tekstil;
- yemek.
Mağazaların raflarında enzim içeren temizlik ürünleri ve çamaşır tozları görebilirsiniz - bunlar çamaşır yıkama kalitesini artıran enzimlerdir.
Biyolojik katalizörler ne işe yarar?
Önemlerini abartmak zordur. Sonuçta sadece canlı organizmaların yaşamasına, nefes almasına, yemek yemesine, metabolik süreçleri gerçekleştirmesine izin vermekle kalmıyor, aynı zamanda bize endüstriyel atıkları yok etme, ilaç elde etme, sağlığımızı ve çevremizi koruma ve koruma fırsatı da veriyorlar.
