Катализаторы и ферменты

Катализатором, или ферментом (в случае биохимической реакции), называется вещество, помогающее протеканию химической реакции, но не изменяющееся в ходе нее.

Скорость протекания химической реакции можно значительно увеличить, если добавить вещество, которое участвует в этой реакции, но при этом само не расходуется. Чтобы лучше это понять, представим себе работу брокера по операциям с недвижимостью. Брокер находит и собирает вместе людей, желающих продать какое-либо имущество, и людей, желающих его купить, таким образом способствуя его продаже и передаче другому владельцу. При этом сам брокер в ходе сделки ничего реально не покупает и не продает. Так же и катализатор, или фермент, способствует протеканию реакции между двумя веществами, но к концу реакции остается в первоначальном виде.

Подалуй, самый известный катализатор находится у нас в машине, в каталитическом нейтрализаторе отработавших газов. Он представляет собой мелкоячеистую металлическую сетку, сделанную из палладия и платины, через которую пропускаются выхлопы из автомобильного двигателя. Эти металлы катализируют ряд химических взаимодействий. Во-первых, они абсорбируют окись углерода (CO), окись азота (NO) и кислород, причем каждая молекула NO распадается на составляющие ее атомы. CO соединяется с атомом кислорода, образуя диоксид углерода, а атомы азота соединяются, и получаются молекулы азота. В то же время избыток кислорода дает возможность углеводородам, не до конца сгоревшим в автомобильных цилиндрах, полностью окислиться до диоксида углерода и воды. Вот так выхлопные газы, которые содержат окись углерода (смертельный яд) и вещества, приводящие к кислотным дождям, а также несгоревшие фрагменты исходных молекул бензина, превращаются в относительно безвредную смесь диоксида углерода, азота и воды.

Чтобы понять действие ферментов, необходимо знать, что для взаимодействия сложных органических молекул недостаточно их простого контакта. Чтобы реакция протекала, определенные атомы в сближающихся молекулах должны быть правильно сориентированы друг относительно друга (так же как ключ определенным образом должен быть вставлен в замок), только тогда смогут образоваться химические связи. То есть для химических процессов, протекающих в биологических системах (см. Биологические молекулы), чрезвычайно важную роль играет пространственная геометрия.

В биохимии крайне мала вероятность того, что две сложные молекулы, предоставленные сами себе, случайно окажутся друг относительно друга в правильной ориентации, необходимой для взаимодействия. Чтобы такая реакция протекала с ощутимой скоростью, нужна помощь молекул определенного типа — ферментов. Фермент притягивает к себе две другие молекулы и удерживает их в правильном положении, чтобы взаимодействие состоялось. Как только реакция произошла, фермент освобождается и повторяет те же действия с другим набором молекул. Все ферменты в биологических системах представляют собой белки, которые могут принимать разнообразные сложные формы. Как и все белки, они закодированы в ДНК и в качестве ферментов управляют скоростью протекания химических реакций.

См. также:
Химические связи

6
Показать комментарии (6)
Свернуть комментарии (6)

  • Флогистон  | 02.12.2005 | 08:21 Ответить
    Если это сайт для ученых, а не для школьников, то и определения должны
    быть не списаны из школьных учебников!
    Например, первая строчка "Катализатором, или ферментом (в случае биохимической реакции), называется вещество, помогающее протеканию химической реакции, но не изменяющееся в ходе нее."
    Но почему же не так: "Катализатором называется вещество, способствующее увеличению скорости химической реакции путем снижения энергии активационного барьера, и тем самым обеспечивающее более быстрое достижение состояния термодинамического равновесия. Как правило, катализатор не претерпевает химических превращений в ходе химической реакции. Ферменты или биокатализаторы - это вещества белковой природы, катализирующие биохимические реакции. В отличи от небелковых катализаторов ферменты (энзимы) крайне реакционно-специфические катализаторы, т.е. фермент способен катализировать лишь очень небольшое число реакций, часто только одну.
    Ответить
    • algen > Флогистон | 02.12.2005 | 11:23 Ответить
      Вообще-то, сайт для всех. Для ученых одни разделы, для школьников - другие. Энциклопедия - это базовый научно-популярный материал для начинающих. А для ученых есть разделы "Научный календарь", "Наука и право", "Научные блоги". Раздел "Библиотека" - тоже интересен для ученых, хотя там научно-популярные статьи. И новости науки тоже зачастую довольно глубокие.

      Но все же не стоит путать научность с наукообразием. Вовсе не в том цель, чтобы каждое объяснение было фундаментальным. Обычно гораздо важнее, чтобы оно было понятным.
      Ответить
      • Флогистон > algen | 02.12.2005 | 12:14 Ответить
        Спасибо за информацию! Полезу в соответствующий раздел.
        Но по поводу "Обычно гораздо важнее, чтобы оно было понятным" позвольте не согласиться - гораздо важнее, что бы объяснение было правильным и не грешило двусмысленностью.
        Ответить
        • algen > Флогистон | 02.12.2005 | 13:01 Ответить
          Какова ценность точного объяснения, если оно осталось непонятым? Человеческое понимание устроено так, что сразу воспринять предельно точные формулировки трудно. Поэтому сначала обычно дается некая неточная, но наводящая на правильные представления мысль. Потом, по мере того, как у человека накапливается опыт, а практика показывает недостаточность упрощенного объяснения, появляется нужда в уточнении. Главное, что читатель в этот момент готов к восприятию более точного понятия, он правильно поймет и оценит все тонкости формулировки. А если дать такое объяснение раньше времени, то возникнет ощущение сумбура и человек ничего не поймет и не запомнит.
          Ответить
          • Флогистон > algen | 02.12.2005 | 13:41 Ответить
            Я преподаватель ВУЗа с немалым стажем, точная формулировка с последующим объяснением - это лучшее, что может дать учитель ученику. А Ваш подход - он повсеместно реализован в наших школах. И детишек потом приходится переучивать, предлагая забыть "..некая неточная, но наводящая на правильные представления мысль..", поскольку неподготовленый человек никогда не будет заниматься обдумыванием и додумыванием самостоятельно, и запоминать сразу точное и, главное, правильное определение. В итоге имеет место колоссальный разрыв между школой и ВУЗом, из-за которого вчерашние отличники превращаются в неуспевающих студентов. Специфика любого научного знания - это чистая, незамутненная мысль, и к этому нужно готовить сразу, а не потом.
            И с чего это Вы взяли, что "Человеческое понимание устроено так, что сразу воспринять предельно точные формулировки трудно"? То что есть естественники и гуманитарии - это давно известно, но Ваш сайт не на школьников-гуманитариев ориентирован я надеюсь :)
            Ответить
            • alexsmail > Флогистон | 16.09.2006 | 18:51 Ответить
              Как выпускник гимназии с углубленным изучением математики, физики и английского, а также как выпускнив ВУЗа (за рубежом) по математике и компьютерным наукам позвольте с вами не согласиться. Когда слышишь первый раз определение хочется услышать именно "..некая неточная, но наводящая на правильные представления мысль..". Затем можно привести несколько примеров, показывающие недостатки данного определния и дать правильное, точно определение. С лекции студент должен уйти именно с неточным определением и чётким предствалением, какие у него есть изъяны. Затем, дома или перед сессией, студент выучит точное определение.
              В школе же нужно говорить правильные вещи. Например, говорить, что "квадратное уравнение с отрицательной дискриминантой не имеет решения" не верно. Нужно говорить "квадратное уравнение с отрицательной дискриминантой не имеет решения в действительных числах". И не важно, что дать вразумительный ответ школьнику, почему эта оговорка важна, сложно, я бы сказал не возможно, ведь он других чисел не знает, поэтому даже дача абсолютно точного определения действительного числа не поможет. Если этого не делать, то школьник, столкнувший с комплексными, числами испытает шок, он будет считать, что его обманывали.
              Ответить
Написать комментарий

1854
Катализаторы и ферменты
1937
начало 1950-х
1953
Элементы

© 2005-2017 «Элементы»