Რა არის ბიოლოგიური კატალიზატორები? ფერმენტები, როგორც ბიოლოგიური კატალიზატორები

ადამიანის სხეულის ეწოდება ბიოქიმიური ქარხანა კარგი მიზეზი. ყოველ წუთში, ათასობით, ათობით და ასობით ათასი პროცესია ჟანგვის, გაყოფა, შემცირება და სხვა რეაქციები. რა იძლევა მათ საშუალებას, რომ უზარმაზარი სიჩქარით მიაღწიოს თითოეულ საკანს ენერგიით, კვებისა და ჟანგბით?

კატალიზატორების კონცეფცია

ორივე არაორგანული და ორგანული ქიმიის ძალიან ფართოდ გამოიყენება სპეციალური ნივთიერებები, რომელიც შეიძლება დააჩქაროს კურსი ქიმიური რეაქციების რამდენიმე ათასი, ზოგჯერ მილიონობით ჯერ. ამ ნაერთების სახელია "კატალიზატორები". არაორგანული ქიმიაში, ესენი არიან რკინის ოქსიდები, პლატინი, ვერცხლი, ნიკელი და სხვა.

მათი ძირითადი მოქმედება არის რეაქციის მონაწილეებთან დროის კომპლექსების ფორმირება, აქტივაციის ენერგიის შემცირებით, პროცესი რამდენჯერმე უფრო სწრაფად ვითარდება. ამის შემდეგ, კომპლექსური შეფერხებები და კატალიზატორი შეიძლება გამოვიდეს იმავე რაოდენობრივ და ხარისხობრივ კომპოზიციაში, როგორც პროცესის დაწყებამდე.

კატალიზური რეაქციების ორი ვარიანტი არსებობს:

• ჰომოგენური - ამაჩქარებელი და მონაწილეები ერთობლივ სახელმწიფოში;
• ჰეტეროგენული - ამაჩქარებელი და სხვადასხვა შტატში მონაწილეები, ფაზების ინტერფეისია.

გარდა ამისა, არსებობს ასევე დაპირისპირებული ნაერთები - ინჰიბიტორები. ისინი მიზნად ისახავენ საჭირო რეაქციებს. მაგალითად, მაგალითად, ისინი იძლევიან კოროზიის ფორმირების დროის შემცირებას.

ბიოლოგიური კატალიზატორები არსებითად განსხვავდებიან არაორგანული წარმონაქმნებისგან და მათი თვისებები გარკვეულწილად სპეციფიკურია. აქედან გამომდინარე, ცოცხალ სისტემებში, კატალიზი განსხვავებულია.

ფერმენტები - რა არის ეს?

დადასტურდება, რომ თუ კონკრეტული ნივთიერებების აქტივობის დაჩქარება არ მოხდა ცოცხალი სისტემებით, მაშინ ჩვეულებრივი ვაშლი კუჭში მოხდება დაახლოებით ორი დღის განმავლობაში. ამგვარი დროისთვის დაიწყება რღვევათა და ინტოქსიკაციის პროცესი, რომელიც იწყება. თუმცა, ეს არ მოხდება და ნაყოფი მთლიანად დამუშავდება საათნახევრის განმავლობაში. განახორციელოს ამ ბიოლოგიური კატალიზატორები, რომლებიც დიდი რაოდენობით იმყოფებიან თითოეული ორგანიზმის შემადგენლობაში. მაგრამ რა არიან ისინი და რა არის ასეთი ქმედების საფუძველი?

ცილის ბუნების ბიოლოგიური კატალიზატორები ფერმენტებია. მათი საფუძველია კომპლექსური სტრუქტურული ორგანიზაცია რიგი სპეციფიკური თვისებებით. მარტივად რომ ვთქვათ, ეს არის უნიკალური პროტეინები, რომლებიც შეამცირებენ პროცესების აქტივობას ენერგეტიკულ ორგანიზმებში და შეასრულონ ისინი სიჩქარით, რომელიც აღემატება რამოდენიმე მილიონჯერ ჩვეულებრივ ღირებულებებს.

ასეთი მოლეკულების მრავალი მაგალითი არსებობს:

• Catalase;
• ამალეზა;
• ოქსიდორედრაცესი;
• გლუკოზის ოქსიდაზა;
• ლიპაზა;
• ინვერტაცია
• Lysozyme;
• პროტეაზები და სხვები.

ამდენად, ჩვენ შეგვიძლია დავასკვნათ: ფერმენტები ცილის ბუნების ბიოლოგიური კატალიზატორებია, რომლებიც ძლიერი აჩქარებით იმოქმედებენ და ცოცხალ ორგანიზმებში ათასობით პროცესი ძალიან მაღალი მაჩვენებლებით ხორციელდება. მათი მოქმედება ეფუძნება საჭმლის მონელებას, ჟანგვის და აღდგენას.

არაორგანული და ცილის კატალიზატორებს შორის მსგავსება

ფერმენტებს, როგორც ბიოლოგიურ კატალიზატორებს აქვთ არაორგანული თვისებების მსგავსი თვისებები. ესენია:

1. მხოლოდ თერმოდინამიკურად შესაძლო რეაქციები დაჩქარებულია.
2. არ იმოქმედოს წონასწორობის სისტემებში ქიმიური წონასწორობის გადაადგილებაზე, არამედ თანაბრად დაჩქარება როგორც პირდაპირი ისე შებრუნებული პროცესის დროს.
3. შედეგად, მხოლოდ პროდუქტი რჩება რეაქციულ სფეროში, კატალიზატორი არ არის მათი რიცხვი.

თუმცა, მსგავსების გარდა, არსებობს ფერმენტების განმასხვავებელი ნიშნები.

განსხვავებები ბუნების მიხედვით

ბიოლოგიურ კატალიზატორს აქვს რამდენიმე სპეციფიკური მახასიათებელი:

1. შერჩევითობის ხარისხი. ანუ, ერთ ცილოტს შეუძლია მხოლოდ გარკვეული რეაქციის ან მსგავსი ჯგუფის გააქტიურება. ყველაზე ხშირად, "ერთი პროცესის ფერმენტ-სუბსტრატი" სქემა მუშაობს.
2. აქტივობის უკიდურესად მაღალი ხარისხი, რადგან ზოგიერთი სახის ცილები შეუძლია რეაქციებს მილიონობით ჯერ დააჩქაროს.
3. ფერმენტები მკაცრად არის დამოკიდებული გარემოს მდგომარეობაში. ისინი მხოლოდ გარკვეული ტემპერატურის დიაპაზონში აჩვენებენ საქმიანობას. საშუალო pH- ის გავლენა ძლიერ გავლენას ახდენს. არსებობს მრუდი, რომელიც აჩვენებს მინიმუმს, მაქსიმალურ და ოპტიმალურ თითოეულ ფერმენტს.
4. არსებობს სპეციალური ნაერთები, რომლებიც ეწოდება ეფექტორებს, რომლებიც ხელს უშლის ბიოლოგიური კატალიზატორების ბუნებას, ან, პირიქით, მათზე დადებითად აისახება.
5. სუბსტრატი, რომელზეც ფერმენტული სამუშაოები უნდა იყოს მკაცრად სპეციფიკური. არსებობს თეორია, რომელსაც გასაღები და საკეტი უკავია. იგი აღწერს სუბსტრატის ფერმენტის მოქმედების მექანიზმს . კატალიზატორი, როგორც გასაღები, აშენდა სუბსტრატს მის აქტიურ ცენტრში და რეაქცია იწყება.
6. პროცესის შემდეგ, ფერმენტი ნაწილობრივ ან მთლიანად განადგურებულია.

ამდენად, აშკარაა, რომ ცილების კატალიზატორების მნიშვნელობა უაღრესად მაღალია ცოცხალი ორგანიზმებისათვის. თუმცა, მათი მოქმედება გარკვეულ წესებს ექვემდებარება და მხოლოდ გარემოსდაცვითი პირობების ფარგლებში შემოიფარგლება.

სასწავლებელში კატალიზის შესწავლა

სკოლის პროგრამის ფარგლებში, კატალიზატორები სწავლობენ როგორც ქიმიასა და ბიოლოგიაში. ქიმიის გაკვეთილებზე ისინი შეისწავლებიან ნივთიერებების თვალსაზრისით, რომლებიც საშუალებას იძლევიან სამრეწველო სინთეზების ჩატარება, რათა მიიღონ სხვადასხვა პროდუქციის დიდი რაოდენობა. ბიოლოგიურ კლასებში განიხილება ბიოლოგიური კატალიზატორები. კლასი 9 გულისხმობს მოლეკულური ბიოლოგიის შესწავლას და ბიოქიმიის საფუძვლებს. აქედან გამომდინარე, სწორედ ამ ეტაპზე ხდება განათლება, რომ მოსწავლეებმა მიიღონ ცოდნა ფერმენტების შესახებ, როგორც ცოცხალი ორგანიზმების აქტიური ნივთიერებები.

გაკვეთილების დროს ტარდება ექსპერიმენტები, რომლებიც ამ ნივთიერებების ქიმიური აქტივობის დადასტურებას გარკვეულ ტემპერატურულ მერყეობებში,

• წყალბადის ზეჟანგის ეფექტის შესწავლა ნედლსა და მოხარშულ სტაფილოზე კატალიზატორად;
• გავლენა ხორცზე (დამუშავებული თერმულად და ნედლეულის), კარტოფილი და სხვა პროდუქტები.

ფერმენტები ადამიანის სხეულში

ყველა სკოლის მოსწავლე, რომელიც საკმარისად განათლებული და შუალედური განათლების ხაზის გადაკვეთაა, იცის, რა ბიოლოგიური კატალიზატორები ეწოდება. სხეულში ფერმენტები მკაცრად სპეციფიკური სპეციალობითაა აღჭურვილი. აქედან გამომდინარე, თითოეული პროცესი, შეიძლება დაასახელოს მისი კატალიზატორი აგენტი.

ასე რომ, სხეულის ყველა ფერმენტი შეიძლება დაიყოს რამდენიმე ჯგუფად:

• ოქსიდორედრაცესი, მაგ., კატალიზა ან ალკოჰოლური დეჰიდროგენეზა;
• ტრანსფერიზაცია - კენაზა;
• საჭმლის მომნელებელი ნივთიერებებისათვის მნიშვნელოვანია ჰიდროლაზები: პეპსი, ამილაზა, ლიპოპროტეინის ლიპაზა, ესტერაზა და სხვა;
• ლიგასები, მაგალითად, დნმ პოლიმერაზა;
• იზომერაზა;
• Lyase.

ვინაიდან ყველა ეს ნაერთია ცილის ბუნება, ასევე ვიტამინების კომპლექსი კომპოზიციაში, სხეულის ტემპერატურის ზრდა შეესაბამება სტრუქტურის დენატრულობას და, შესაბამისად, ყველა ბიოქიმიური რეაქციის შეწყვეტა. ამ შემთხვევაში სხეული სიკვდილის სიახლოვესა. აქედან გამომდინარე, მაღალი სხეულის ტემპერატურა უნდა დაიშალოს ქვემოთ ავადმყოფობის დროს.

პროტეინის კატალიზატორების გამოყენება ინდუსტრიაში

ხშირად ფერმენტები გამოიყენება სხვადასხვა ინდუსტრიებში :

• ქიმიური;
• ტექსტილი;
• საკვები.

თაროებზე შეგიძლიათ იხილოთ დასუფთავების პროდუქტები და სარეცხი ფხვნილები, რომლებიც შეიცავს ფერმენტებს - ეს არის ფერმენტები, რომლებიც გაუმჯობესდებიან სარეცხი ტანსაცმელიზე.

რატომ გვჭირდება ბიოლოგიური კატალიზატორები?

მათი მნიშვნელობა ძნელია. ყოველივე ამის შემდეგ, ისინი არა მარტო ცოცხალ ორგანიზმებს იცხოვრებენ, სუნთქავდნენ, ჭამენ, მეტაბოლიზებენ, არამედ საშუალებას მოგვცემს სამრეწველო ნარჩენების განადგურება, მედიკამენტების მიღება, ჩვენი ჯანმრთელობისა და გარემოს მდგომარეობის დაცვა და დაცვა.