Адамдын денеси биохимиялык завод деп аталат. Анткени, анда ар бир мүнөт сайын миңдеген, ондогон жана жүз миңдеген кычкылдануу, бөлүнүү, калыбына келтирүү жана башка реакциялар жүрөт. Ар бир клетканы энергия, азык жана кычкылтек менен камсыз кылып, мынчалык зор ылдамдыкта агып кетишине эмне мүмкүндүк берет?
Катализатор түшүнүгү
Органикалык эмес жана органикалык химияда химиялык реакцияларды бир нече миң, кээде миллиондогон эсеге тездете турган атайын заттар кеңири колдонулат. Бул кошулмалардын аты "катализаторлор". Органикалык эмес химияда булар металл оксиддери, платина, күмүш, никель жана башкалар.
Алардын негизги аракети – реакциянын катышуучулары менен убактылуу комплекстерди түзүү, активдештирүү энергиясын төмөндөтүү аркылуу процесс бир нече эсе тезирээк ишке ашат. Андан кийин комплекс ыдырайт жана катализатор процесс башталганга чейинкидей сандык жана сапаттык курамда сферадан алынышы мүмкүн.
Катализдик реакциянын эки түрү бар:
- гомогендүү - акселератор жана катышуучулар биржалпы абалы;
- гетерогендүү - акселератор жана катышуучулар ар кайсы штаттарда, фаза чеги бар.
Мындан тышкары, аракети карама-каршы болгон кошулмалар бар - ингибиторлор. Алар керектүү реакцияларды басаңдатууга багытталган. Ошентип, мисалы, алар коррозия пайда болуу убактысын кыскартууга мүмкүндүк берет.
Биологиялык катализаторлор органикалык эместерден табиятынан айырмаланып, алардын касиеттери бир аз өзгөчө. Демек, тирүү системаларда катализ ар кандай болот.
Ферменттер - бул эмне?
Эгерде көрсөтүлгөн процесстерди тездетүүчү атайын заттардын аракети тирүү системалардын ичинде ишке ашпаса, анда кадимки алма ашказандагы эки суткага жакын сиңилээри далилденген. Мындай убакыттын ичинде ажыроо жана ажыроо азыктары менен мас болуу процесстери башталмак. Бирок, мындай болбойт, мөмө бир жарым саатта толугу менен иштетилет. Бул ар бир организмдин составында көп санда болгон биологиялык катализаторлор аркылуу ишке ашырылат. Бирок алар эмне жана мындай аракеттин негизи эмнеде?
Белок жаратылышынын биологиялык катализаторлору ферменттер. Алардын негизин бир катар спецификалык касиеттерге ээ болгон татаал структуралык уюм түзөт. Жөнөкөй сөз менен айтканда, бул тирүү организмдердеги процесстердин активдешүү энергиясын азайтып, аларды кадимки маанилерден бир нече миллион эсе ашкан ылдамдыкта ишке ашыра алган уникалдуу белоктор.
Мындай молекулалардын көптөгөн мисалдары бар:
- каталаза;
- амилаза;
- оксиредуктаза;
- глюкоза оксидаза;
- липаза;
- инвертаза;
- лизоцим;
- протеаза жана башкалар.
Ошентип, мындай тыянак чыгарсак болот: ферменттер – белок табиятынын биологиялык катализаторлору, алар тирүү организмдердеги миңдеген процесстерди өтө жогорку ылдамдыкта жүргүзүүгө мүмкүндүк берүүчү күчтүү тездеткичтердин ролун аткарышат. Тамак сиңирүү, кычкылдануу, калыбына келтирүү алардын аракетине негизделген.
Органикалык эмес жана белок катализаторлорунун окшоштуктары
Биологиялык катализатор катары ферменттер органикалык эместерге окшош бир катар касиеттерге ээ. Аларга төмөнкүлөр кирет:
- Термодинамикалык мүмкүн болгон реакцияларды гана тездетиңиз.
- Тең салмактуулук системаларындагы химиялык тең салмактуулуктун жылышына таасир этпеңиз, бирок алдыга да, артка дагы процесстерди бирдей ылдамдатасыз.
- Натыйжада реакция чөйрөсүндө продуктулар гана калат, катализатор алардын арасында эмес.
Бирок окшоштуктардан тышкары ферменттердин айырмалоочу белгилери да бар.
Табиятына жараша айырмачылыктар
Биологиялык катализаторлор бир нече өзгөчөлүктөргө ээ:
- Тандоочулуктун жогорку даражасы. Башкача айтканда, бир белок белгилүү бир реакцияны же окшоштордун тобун гана активдештире алат. Көбүнчө "фермент - бир процесстин субстраты" схемасы иштейт.
- Активдүүлүктүн өтө жогорку даражасы, анткени белоктордун кээ бир түрлөрү реакцияларды миллиондогон эсе тездетет.
- Ферменттер абдан көз карандыэкологиялык шарттардан. Алар белгилүү бир температура диапазонунда гана активдүү. чөйрөнүн рН да күчтүү таасир этет. Ар бир фермент үчүн минималдуу, максималдуу жана оптималдуу маанилерди көрсөткөн ийри сызык бар.
- Биологиялык катализаторлордун табиятына тоскоол боло турган же тескерисинче аларга оң таасирин тийгизүүчү эффекторлор деп аталган атайын кошулмалар бар.
- Фермент иштеген субстрат катуу спецификалык болушу керек. Ачкыч жана кулпу деген теория бар. Ал ферменттин субстратка таасир этүү механизмин сүрөттөйт. Катализатор, ачкыч сыяктуу, анын активдүү жери менен субстратка кыстарылып, реакция башталат.
- Процесстен кийин фермент жарым-жартылай же толугу менен жок кылынат.
Ошентип, белок катализаторлорунун мааниси тирүү организмдер үчүн өтө жогору экени айдан ачык. Бирок, алардын аракети белгилүү бир эрежелерге баш ийет жана экологиялык шарттар менен чектелет.
Мектепте катализди үйрөнүү
Мектеп программасынын бир бөлүгү катары катализаторлор химияда да, биологияда да окулат. Химия сабагында алар өнөр жайлык синтездерди жүргүзүүгө жана көп сандагы түрдүү продукцияларды алууга мүмкүндүк берүүчү заттардын көз карашынан изилденет. Биология сабактарында бул биологиялык катализаторлор каралат. 9-класста молекулярдык биология жана биохимиянын негиздери окулат. Демек, студенттер активдүү зат катары ферменттер жөнүндө негизги билимди билим берүүнүн ушул этабында алышаттирүү жандыктардын организмдери.
Сабактарда бул заттардын белгилүү бир температура диапазондорунда жана айлана-чөйрөнүн рНларында химиялык активдүүлүгүн тастыктаган эксперименттер өткөрүлөт:
- катализатор катары суутек перекисинин чийки жана кайнатылган сабизге тийгизген таасирин изилдөө;
- этке (бышырылган жана чийки), картошкага жана башка азыктарга таасири.
Адам организминдеги ферменттер
Жетиштүү билимдүү жана орто билимдин чегинен өткөн ар бир мектеп окуучусу биологиялык катализаторлор эмне деп аталарын билет. Денедеги ферменттердин өзгөчө бир адистиги бар. Ошондуктан, ар бир процесс үчүн каталитикалык затыңызды атасаңыз болот.
Демек, организмдеги бардык ферменттерди бир нече топко бөлүүгө болот:
- оксидоредуктазалар, мисалы каталаза же спиртдегидрогеназа;
- transferases - kenase;
- гидролаза сиңирүү үчүн маанилүү: пепсин, амилаза, липопротеин-липаза, эстераза жана башкалар;
- лигазалар, мис. ДНК полимераза;
- isomerase;
- lyases.
Бул кошулмалар протеиндик мүнөздө болгондуктан, ошондой эле курамында витаминдердин комплекси болгондуктан, дене температурасынын жогорулашы структуранын денатурацияланышына, демек, бардык биохимиялык реакциялардын токтошуна алып келет. Бул учурда организм өлүмгө жакын. Ошондуктан, дене табы ооруп жатканда сөзсүз түрдө төмөндөйт.
Белок катализаторлорун өнөр жайда колдонуу
Көп учурда ферменттер ар түрдүү тармактарда колдонулатөнөр жай:
- химиялык;
- текстиль;
- тамак.
Дүкөндөрдүн текчелеринде сиз тазалоочу каражаттарды жана ферменттери бар кир жуугуч порошокторду көрө аласыз - булар кир жуугандын сапатын жакшыртуучу ферменттер.
Биологиялык катализаторлор эмне үчүн керек?
Алардын маанилүүлүгүн ашыкча баалоо кыйын. Анткени, алар тирүү организмдерге жашоого, дем алууга, тамактанууга, зат алмашуу процесстерин жүргүзүүгө гана мүмкүнчүлүк бербестен, өндүрүш калдыктарын жок кылууга, дары-дармектерди алууга, ден соолугубузду жана айлана-чөйрөнү коргоого жана коргоого мүмкүнчүлүк берет.
