Cơ thể con người được gọi là nhà máy sinh hóa là có lý do. Rốt cuộc, cứ mỗi phút, hàng nghìn, hàng chục, hàng trăm nghìn quá trình oxy hóa, tách, khử và các phản ứng khác diễn ra trong đó. Điều gì cho phép chúng chảy với tốc độ khủng khiếp như vậy, cung cấp cho mọi tế bào năng lượng, dinh dưỡng và oxy?
Khái niệm về chất xúc tác
Cả trong hóa học vô cơ và hữu cơ, các chất đặc biệt được sử dụng rộng rãi có thể đẩy nhanh các phản ứng hóa học lên vài nghìn, và đôi khi hàng triệu lần. Tên của các hợp chất này là "chất xúc tác". Trong hóa học vô cơ, đây là các oxit kim loại, bạch kim, bạc, niken và các loại khác.
Hành động chính của họ là hình thành các phức chất tạm thời với những người tham gia phản ứng, bằng cách hạ thấp năng lượng hoạt hóa, quá trình này được thực hiện nhanh hơn nhiều lần. Sau đó, phức chất sẽ bị phân hủy và chất xúc tác có thể được loại bỏ khỏi khối cầu với cùng thành phần định lượng và chất lượng như trước khi bắt đầu quá trình.
Có hai loại phản ứng xúc tác:
- đồng nhất - máy gia tốc và những người tham gia trong mộttrạng thái tổng hợp;
- không đồng nhất - máy gia tốc và những người tham gia ở các trạng thái khác nhau, có một ranh giới pha.
Ngoài ra, còn có các hợp chất có tác dụng ngược lại - chất ức chế. Chúng nhằm mục đích làm chậm các phản ứng cần thiết. Vì vậy, ví dụ, chúng cho phép bạn giảm thời gian hình thành ăn mòn.
Chất xúc tác sinh học vốn khác với chất vô cơ, và tính chất của chúng có phần đặc trưng. Do đó, xúc tác khác nhau trong các hệ thống sống.
Enzyme - nó là gì?
Người ta đã chứng minh rằng nếu hoạt động của các chất đặc biệt thúc đẩy các quá trình được chỉ định không được thực hiện bên trong hệ thống sống, thì một quả táo bình thường trong dạ dày sẽ được tiêu hóa trong khoảng hai ngày. Trong một khoảng thời gian như vậy, các quá trình phân hủy và nhiễm độc với các sản phẩm thối rữa sẽ bắt đầu. Tuy nhiên, điều này không xảy ra, và trái cây được xử lý hoàn toàn trong một giờ rưỡi. Điều này được thực hiện bởi các chất xúc tác sinh học, chúng có mặt với số lượng lớn trong thành phần của mỗi sinh vật. Nhưng chúng là gì và cơ sở của một hành động như vậy là gì?
Chất xúc tác sinh học có bản chất là protein là các enzym. Cơ sở của chúng là một tổ chức cấu trúc phức tạp với một số tính chất cụ thể. Nói một cách đơn giản, đây là những protein độc đáo có thể làm giảm năng lượng hoạt hóa của các quá trình trong cơ thể sống và thực hiện chúng với tốc độ vượt quá giá trị thông thường vài triệu lần.
Có rất nhiều ví dụ về các phân tử như vậy:
- catalase;
- amylase;
- oxireductase;
- glucose oxidase;
- lipase;
- invertase;
- lysozyme;
- protease và các loại khác.
Như vậy, chúng ta có thể kết luận: enzyme là chất xúc tác sinh học có bản chất protein, đóng vai trò như chất xúc tiến mạnh, cho phép hàng nghìn quá trình trong cơ thể sống được thực hiện với tốc độ rất cao. Quá trình tiêu hóa, oxy hóa, phục hồi dựa trên hoạt động của chúng.
Điểm tương đồng của chất xúc tác vô cơ và protein
Enzyme là chất xúc tác sinh học có một số đặc tính tương tự như chất vô cơ. Chúng bao gồm những điều sau:
- Chỉ tăng tốc các phản ứng có thể xảy ra về mặt nhiệt động lực học.
- Không ảnh hưởng đến sự chuyển dịch cân bằng hóa học trong các hệ cân bằng, nhưng đồng thời đẩy nhanh quá trình thuận và nghịch.
- Kết quả là chỉ có sản phẩm còn lại trong quả cầu phản ứng, không có chất xúc tác trong số đó.
Tuy nhiên, ngoài những điểm giống nhau, còn có những đặc điểm khác biệt của các enzym.
Khác biệt theo tự nhiên
Chất xúc tác sinh học có một số tính năng cụ thể:
- Mức độ chọn lọc cao. Có nghĩa là, một protein chỉ có thể kích hoạt một phản ứng nhất định hoặc một nhóm các phản ứng tương tự. Thông thường, sơ đồ "enzyme - chất nền của một quá trình" hoạt động.
- Mức độ hoạt động cực cao, bởi vì một số loại protein có thể tăng tốc độ phản ứng hàng triệu lần.
- Enzyme phụ thuộc nhiều vàotừ điều kiện môi trường. Chúng chỉ hoạt động trong một khoảng nhiệt độ nhất định. Độ pH của môi trường cũng ảnh hưởng mạnh mẽ. Có một đường cong hiển thị các giá trị tối thiểu, tối đa và tối ưu cho mỗi enzym.
- Có những hợp chất đặc biệt được gọi là chất tạo hiệu ứng có thể ức chế bản chất của chất xúc tác sinh học hoặc ngược lại, có tác động tích cực lên chúng.
- Chất nền mà enzyme hoạt động phải đặc biệt nghiêm ngặt. Có một lý thuyết được gọi là chìa khóa và ổ khóa. Nó mô tả cơ chế hoạt động của enzym trên cơ chất. Chất xúc tác, giống như một chiếc chìa khóa, được nhúng vào chất nền với vị trí hoạt động của nó và phản ứng bắt đầu.
- Sau quá trình này, enzym bị phá hủy một phần hoặc hoàn toàn.
Như vậy, rõ ràng tầm quan trọng của chất xúc tác protein là cực kỳ cao đối với các cơ thể sống. Tuy nhiên, hành động của họ phải tuân theo các quy tắc nhất định và bị giới hạn bởi điều kiện môi trường.
Học xúc tác trong trường
Là một phần của chương trình học tại trường, chất xúc tác được nghiên cứu trong cả hóa học và sinh học. Trong các bài học hóa học, chúng được nghiên cứu từ quan điểm của các chất giúp thực hiện tổng hợp công nghiệp và thu được một số lượng lớn các sản phẩm khác nhau. Trong các bài học sinh học, người ta coi đó là các chất xúc tác sinh học. Lớp 9 liên quan đến việc nghiên cứu sinh học phân tử và những điều cơ bản của hóa sinh. Vì vậy, ở giai đoạn giáo dục này, học sinh nhận được những kiến thức cơ bản về enzim với tư cách là các chất hoạt động trongsinh vật của chúng sinh.
Thí nghiệm được tiến hành tại các buổi học, khẳng định hoạt tính hóa học của các chất này trong khoảng nhiệt độ và độ pH nhất định của môi trường:
- nghiên cứu về tác dụng của hydrogen peroxide như một chất xúc tác đối với cà rốt sống và luộc;
- tác dụng đối với thịt (nấu chín và sống), khoai tây và các sản phẩm khác.
Enzyme trong cơ thể người
Mọi học sinh được giáo dục đầy đủ và đã vượt qua ngưỡng giáo dục trung học đều biết chất xúc tác sinh học được gọi là gì. Các enzym trong cơ thể có một chuyên môn hóa cụ thể nghiêm ngặt. Do đó, đối với mỗi quá trình, bạn có thể đặt tên cho chất xúc tác của mình.
Vì vậy, tất cả các enzym của cơ thể có thể được chia thành nhiều nhóm:
- các sản phẩm oxy hóa như catalase hoặc alcohol dehydrogenase;
- transferase - kenase;
- hydrolase quan trọng cho tiêu hóa: pepsin, amylase, lipoprotein lipase, esterase và những chất khác;
- ligases, ví dụ: DNA polymerase;
- isomerase;
- lyases.
Vì tất cả các hợp chất này đều có bản chất là protein, cũng như phức hợp các vitamin trong thành phần, sự gia tăng nhiệt độ cơ thể đồng nghĩa với sự biến tính của cấu trúc, và do đó, tất cả các phản ứng sinh hóa đều ngừng hoạt động. Trong trường hợp này, sinh vật cận kề với cái chết. Do đó, nhiệt độ cơ thể cao nhất thiết phải hạ xuống khi bị bệnh.
Sử dụng chất xúc tác protein trong công nghiệp
Thường các enzym được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhaungành:
- hóa;
- dệt;
- thực phẩm.
Trên kệ của các cửa hàng, bạn có thể thấy các sản phẩm tẩy rửa và bột giặt có chứa enzym - đây là những enzym giúp cải thiện chất lượng giặt quần áo.
Chất xúc tác sinh học để làm gì?
Rất khó để đánh giá quá cao tầm quan trọng của chúng. Xét cho cùng, chúng không chỉ cho phép các sinh vật sống, thở, ăn, thực hiện các quá trình trao đổi chất mà còn cho chúng ta cơ hội để tiêu hủy chất thải công nghiệp, thu được thuốc, bảo vệ và bảo vệ sức khỏe của chúng ta và môi trường.
