El cos humà s'anomena fàbrica bioquímica per una raó. Al cap i a la fi, cada minut hi tenen lloc milers, desenes i centenars de milers de processos d'oxidació, escissió, reducció i altres reaccions. Què els permet fluir a una velocitat tan tremenda, proporcionant a cada cèl·lula energia, nutrició i oxigen?
El concepte de catalitzadors
Tant en química inorgànica com orgànica, s'utilitzen àmpliament substàncies especials que poden accelerar les reaccions químiques en diversos milers, i de vegades milions de vegades. El nom d'aquests compostos és "catalitzadors". En química inorgànica, aquests són òxids metàl·lics, platí, plata, níquel i altres.
La seva acció principal és la formació de complexos temporals amb els participants de la reacció, en reduir l'energia d'activació, el procés es realitza diverses vegades més ràpid. Després d'això, el complex es descompon, i el catalitzador es pot treure de l'esfera amb la mateixa composició quantitativa i qualitativa que abans de l'inici del procés.
Hi ha dos tipus de reaccions catalíticas:
- homogeni - accelerador i participants en unestat agregat;
- heterogeni: accelerador i participants en diferents estats, hi ha un límit de fase.
A més, hi ha compostos que són oposats en acció: inhibidors. Tenen com a objectiu frenar les reaccions necessàries. Així, per exemple, us permeten reduir el temps per a la formació de corrosió.
Els catalitzadors biològics són inherentment diferents dels inorgànics i les seves propietats són una mica específiques. Per tant, la catàlisi és diferent en els sistemes vius.
Enzims: què és?
S'ha comprovat que si l'acció de substàncies especials que acceleren els processos indicats no es dus a terme dins dels sistemes vius, llavors una poma normal a l'estómac es digeriria durant uns dos dies. Durant aquesta quantitat de temps, començarien els processos de descomposició i intoxicació amb productes de descomposició. Tanmateix, això no passa i la fruita es processa completament en una hora i mitja. Això es realitza mitjançant catalitzadors biològics, presents en grans quantitats en la composició de cada organisme. Però què són i quina és la base d'aquesta acció?
Els catalitzadors biològics de naturalesa proteica són enzims. La seva base és una organització estructural complexa amb una sèrie de propietats específiques. En poques paraules, es tracta de proteïnes úniques que poden reduir l'energia d'activació dels processos dels organismes vius i dur-los a terme a una velocitat que supera els valors habituals en diversos milions de vegades.
Hi ha molts exemples d'aquestes molècules:
- catalasa;
- amilasa;
- oxireductasa;
- glucosa oxidasa;
- lipase;
- invertase;
- lisozima;
- proteasa i altres.
Així, podem concloure: els enzims són catalitzadors biològics de naturalesa proteica, que actuen com a forts acceleradors, permetent que milers de processos en organismes vius es duguin a terme a una velocitat molt alta. La digestió, l'oxidació i la restauració es basen en la seva acció.
Similituds dels catalitzadors inorgànics i proteics
Els enzims com a catalitzadors biològics tenen una sèrie de propietats similars a les inorgàniques. Aquests inclouen els següents:
- Accelera només les reaccions termodinàmicament possibles.
- No afecteu el canvi de l'equilibri químic en els sistemes d'equilibri, sinó que accelereu igualment els processos directes i inversos.
- Com a resultat, només queden productes a l'esfera de reacció, el catalitzador no es troba entre ells.
No obstant això, a més de semblances, també hi ha trets distintius dels enzims.
Diferències segons la naturalesa
Els catalitzadors biològics tenen diverses característiques específiques:
- Grau alt de selectivitat. És a dir, una proteïna és capaç d'activar només una determinada reacció o un grup de similars. Molt sovint, l'esquema "enzim - substrat d'un procés" funciona.
- Grau d'activitat extremadament alt, perquè alguns tipus de proteïnes poden accelerar les reaccions milions de vegades.
- Els enzims depenen moltde les condicions ambientals. Només estan actius en un interval de temperatura determinat. El pH del medi també influeix fortament. Hi ha una corba que mostra els valors mínims, màxims i òptims per a cada enzim.
- Hi ha compostos especials anomenats efectors que poden inhibir la naturalesa dels catalitzadors biològics o, per contra, tenir un efecte positiu sobre ells.
- El substrat sobre el qual treballa l'enzim ha de ser estrictament específic. Hi ha una teoria anomenada clau i pany. Descriu el mecanisme d'acció de l'enzim sobre el substrat. El catalitzador, com una clau, s'incrusta al substrat amb el seu lloc actiu i comença la reacció.
- Després del procés, l'enzim es destrueix parcialment o completament.
Per tant, és obvi que la importància dels catalitzadors de proteïnes és extremadament alta per als organismes vius. Tanmateix, la seva acció està subjecta a determinades regles i està limitada per les condicions ambientals.
Estudiar la catàlisi a l'escola
Com a part del currículum escolar, els catalitzadors s'estudien tant en química com en biologia. A les classes de química s'estudien des del punt de vista de les substàncies que permeten realitzar síntesis industrials i obtenir un gran nombre de productes diversos. A les lliçons de biologia, són els catalitzadors biològics els que es tenen en compte. El grau 9 implica l'estudi de la biologia molecular i els fonaments de la bioquímica. Per tant, és en aquesta etapa educativa on els alumnes reben els coneixements bàsics sobre els enzims com a substàncies activesorganismes dels éssers vius.
A les lliçons es realitzen experiments que confirmen l'activitat química d'aquestes substàncies en determinats intervals de temperatura i pH de l'entorn:
- estudi de l'efecte del peròxid d'hidrogen com a catalitzador sobre pastanagues crues i bullides;
- efecte sobre la carn (cuita i crua), patates i altres productes.
Enzims en el cos humà
Tot escolar que està prou format i que ha traspassat la línia de l'educació secundària sap com es diuen els catalitzadors biològics. Els enzims del cos tenen una especialització estrictament específica. Per tant, per a cada procés, podeu anomenar la vostra substància catalítica.
Per tant, tots els enzims del cos es poden dividir en diversos grups:
- oxidoreductases com la catalasa o l'alcohol deshidrogenasa;
- transferases - quenasa;
- hidrolases importants per a la digestió: pepsina, amilasa, lipoproteïna lipasa, esterasa i altres;
- ligases, per exemple, ADN polimerasa;
- isomerasa;
- lyases.
Com que tots aquests compostos són de naturalesa proteica, així com un complex de vitamines en la composició, un augment de la temperatura corporal està ple de desnaturalització de l'estructura i, en conseqüència, de l'aturada de totes les reaccions bioquímiques. En aquest cas, l'organisme està a prop de la mort. Per tant, la temperatura corporal elevada es redueix necessàriament durant la mal altia.
Ús de catalitzadors de proteïnes a la indústria
Sovint s'utilitzen enzims en diferents indústriesindústria:
- químic;
- tèxtil;
- menjar.
A les prestatgeries de les botigues podeu veure productes de neteja i detergents en pols que contenen enzims: aquests són enzims que milloren la qualitat de rentar la roba.
Per a què serveixen els catalitzadors biològics?
És difícil sobreestimar-ne la importància. Al cap i a la fi, no només permeten als organismes vius viure, respirar, menjar, dur a terme processos metabòlics, sinó que també ens donen l'oportunitat de destruir residus industrials, obtenir medicaments, protegir i protegir la nostra salut i el medi ambient.
