Ang katawan ng tao ay tinatawag na isang biochemical factory para sa isang kadahilanan. Pagkatapos ng lahat, bawat minuto ay libu-libo, sampu at daan-daang libong mga proseso ng oksihenasyon, paghahati, pagbawas at iba pang mga reaksyon ang nagaganap dito. Ano ang nagpapahintulot sa kanila na dumaloy sa napakabilis na bilis, na nagbibigay sa bawat cell ng enerhiya, nutrisyon at oxygen?
Ang konsepto ng mga catalyst
Pareho sa inorganic at organic chemistry, ang mga espesyal na substance ay malawakang ginagamit na maaaring magpabilis ng mga kemikal na reaksyon ng ilang libo, at kung minsan ay milyon-milyong beses. Ang pangalan ng mga compound na ito ay "catalysts". Sa inorganic chemistry, ito ay mga metal oxide, platinum, silver, nickel at iba pa.
Ang kanilang pangunahing aksyon ay ang pagbuo ng mga pansamantalang complex na may mga kalahok sa reaksyon, sa pamamagitan ng pagpapababa ng activation energy, ang proseso ay isinasagawa nang maraming beses nang mas mabilis. Pagkatapos nito, nabubulok ang complex, at maaaring alisin ang catalyst mula sa globo sa parehong dami at qualitative na komposisyon tulad ng bago magsimula ang proseso.
Mayroong dalawang uri ng catalytic reactions:
- homogeneous - accelerator at mga kalahok sa isapinagsama-samang estado;
- heterogeneous - accelerator at mga kalahok sa iba't ibang estado, mayroong hangganan ng bahagi.
Bukod dito, may mga compound na magkasalungat sa pagkilos - mga inhibitor. Ang mga ito ay naglalayong pabagalin ang mga kinakailangang reaksyon. Kaya, halimbawa, pinapayagan ka nitong bawasan ang dami ng oras para sa pagbuo ng kaagnasan.
Ang mga biological catalyst ay likas na naiiba sa mga inorganic, at ang kanilang mga katangian ay medyo partikular. Samakatuwid, iba ang catalysis sa mga buhay na sistema.
Enzymes - ano ito?
Napatunayan na kung ang pagkilos ng mga espesyal na sangkap na nagpapabilis sa ipinahiwatig na mga proseso ay hindi natupad sa loob ng mga sistema ng buhay, kung gayon ang isang ordinaryong mansanas sa tiyan ay matutunaw sa loob ng halos dalawang araw. Para sa ganoong tagal ng panahon, magsisimula ang mga proseso ng agnas at pagkalasing sa mga nabubulok na produkto. Gayunpaman, hindi ito nangyayari, at ang prutas ay ganap na naproseso sa isang oras at kalahati. Isinasagawa ito ng mga biological catalyst, na naroroon sa malalaking dami sa komposisyon ng bawat organismo. Ngunit ano ang mga ito at ano ang batayan ng naturang pagkilos?
Ang mga biological catalyst ng likas na protina ay mga enzyme. Ang kanilang batayan ay isang kumplikadong istrukturang organisasyon na may isang bilang ng mga tiyak na katangian. Sa madaling salita, ito ay mga natatanging protina na maaaring mabawasan ang activation energy ng mga proseso sa mga buhay na organismo at maisakatuparan ang mga ito sa bilis na lumampas sa karaniwang mga halaga nang ilang milyong beses.
Maraming halimbawa ng gayong mga molekula:
- catalase;
- amylase;
- oxireductase;
- glucose oxidase;
- lipase;
- invertase;
- lysozyme;
- protease at iba pa.
Kaya, maaari nating tapusin: ang mga enzyme ay mga biological catalyst ng likas na protina, na kumikilos bilang malakas na mga accelerator, na nagpapahintulot sa libu-libong proseso sa mga buhay na organismo na maisagawa sa napakabilis na bilis. Ang panunaw, oksihenasyon, pagpapanumbalik ay batay sa kanilang pagkilos.
Mga pagkakatulad ng inorganic at protein catalyst
Ang mga enzyme bilang mga biological catalyst ay may ilang mga katangian na katulad ng mga inorganic. Kabilang dito ang mga sumusunod:
- Pabilisin lamang ang mga thermodynamic na posibleng reaksyon.
- Huwag makaapekto sa pagbabago ng chemical equilibrium sa equilibrium system, ngunit pantay na pabilisin ang pasulong at pabalik na proseso.
- Bilang resulta, tanging mga produkto na lang ang nananatili sa reaction sphere, ang catalyst ay wala sa kanila.
Gayunpaman, bilang karagdagan sa mga pagkakatulad, mayroon ding mga natatanging katangian ng mga enzyme.
Mga pagkakaiba ayon sa kalikasan
Ang mga biological catalyst ay may ilang partikular na feature:
- Mataas na antas ng pagpili. Iyon ay, ang isang protina ay nakakapag-activate lamang ng isang tiyak na reaksyon o isang grupo ng mga katulad. Kadalasan, gumagana ang scheme na "enzyme - substrate ng isang proseso."
- Napakataas na antas ng aktibidad, dahil ang ilang uri ng protina ay maaaring pabilisin ang mga reaksyon ng milyun-milyong beses.
- Ang mga enzyme ay lubos na umaasa samula sa mga kondisyon sa kapaligiran. Ang mga ito ay aktibo lamang sa isang tiyak na hanay ng temperatura. Malakas din ang impluwensya ng pH ng medium. May curve na nagpapakita ng pinakamababa, maximum at pinakamainam na halaga para sa bawat enzyme.
- May mga espesyal na compound na tinatawag na effectors na maaaring humadlang sa likas na katangian ng biological catalysts o, sa kabaligtaran, ay may positibong epekto sa kanila.
- Ang substrate kung saan gumagana ang enzyme ay dapat na mahigpit na partikular. Mayroong isang teorya na tinatawag na susi at kandado. Inilalarawan nito ang mekanismo ng pagkilos ng enzyme sa substrate. Ang catalyst, tulad ng isang susi, ay naka-embed sa substrate kasama ang aktibong site nito, at magsisimula ang reaksyon.
- Pagkatapos ng proseso, ang enzyme ay bahagyang o ganap na nasisira.
Kaya, malinaw na ang kahalagahan ng mga catalyst ng protina ay napakataas para sa mga buhay na organismo. Gayunpaman, ang kanilang pagkilos ay napapailalim sa ilang partikular na panuntunan at nililimitahan ng mga kondisyon sa kapaligiran.
Nag-aaral ng catalysis sa paaralan
Bilang bahagi ng kurikulum ng paaralan, pinag-aaralan ang mga catalyst sa chemistry at biology. Sa mga aralin sa kimika, pinag-aralan ang mga ito mula sa punto ng view ng mga sangkap na ginagawang posible upang isagawa ang mga pang-industriyang synthesis at makakuha ng isang malaking bilang ng iba't ibang mga produkto. Sa mga aralin sa biology, ito ay biological catalysts na isinasaalang-alang. Kasama sa Baitang 9 ang pag-aaral ng molecular biology at ang mga pangunahing kaalaman sa biochemistry. Samakatuwid, sa yugtong ito ng edukasyon natatanggap ng mga mag-aaral ang pangunahing kaalaman tungkol sa mga enzyme bilang aktibong sangkapmga organismo ng mga nabubuhay na nilalang.
Isinasagawa ang mga eksperimento sa mga aralin, na nagpapatunay sa aktibidad ng kemikal ng mga sangkap na ito sa ilang partikular na hanay ng temperatura at pH ng kapaligiran:
- pag-aaral ng epekto ng hydrogen peroxide bilang catalyst sa hilaw at pinakuluang carrots;
- epekto sa karne (luto at hilaw), patatas at iba pang produkto.
Mga enzyme sa katawan ng tao
Alam ng bawat mag-aaral na may sapat na pinag-aralan at tumawid sa linya ng sekondaryang edukasyon kung ano ang tawag sa mga biological catalyst. Ang mga enzyme sa katawan ay may mahigpit na espesyalisasyon. Samakatuwid, para sa bawat proseso, maaari mong pangalanan ang iyong catalytic substance.
Kaya, ang lahat ng enzymes ng katawan ay maaaring hatiin sa ilang grupo:
- oxidoreductases gaya ng catalase o alcohol dehydrogenase;
- transferases - kenase;
- hydrolases na mahalaga para sa panunaw: pepsin, amylase, lipoprotein lipase, esterase at iba pa;
- ligases, hal. DNA polymerase;
- isomerase;
- lyases.
Dahil ang lahat ng mga compound na ito ay may likas na protina, pati na rin ang isang kumplikadong mga bitamina sa komposisyon, ang pagtaas ng temperatura ng katawan ay puno ng denaturation ng istraktura, at dahil dito, ang pagtigil ng lahat ng biochemical reaksyon. Sa kasong ito, ang organismo ay malapit sa kamatayan. Samakatuwid, ang mataas na temperatura ng katawan ay kinakailangang ibaba sa panahon ng pagkakasakit.
Paggamit ng mga protein catalyst sa industriya
Kadalasan ang mga enzyme ay ginagamit sa iba't ibang industriyaindustriya:
- kemikal;
- textile;
- pagkain.
Sa mga istante ng mga tindahan, makikita mo ang mga panlinis at mga pulbos na panlaba na naglalaman ng mga enzyme - ito ang mga enzyme na nagpapahusay sa kalidad ng paglalaba ng mga damit.
Para saan ang mga biological catalyst?
Mahirap labis na tantiyahin ang kanilang kahalagahan. Pagkatapos ng lahat, hindi lamang nila pinapayagan ang mga buhay na organismo na mabuhay, huminga, kumain, magsagawa ng mga metabolic process, ngunit binibigyan din tayo ng pagkakataong sirain ang mga basurang pang-industriya, kumuha ng mga gamot, protektahan at protektahan ang ating kalusugan at kapaligiran.
