Trupi i njeriut quhet një fabrikë biokimike për një arsye. Në fund të fundit, çdo minutë në të ndodhin mijëra, dhjetëra e qindra mijëra procese oksidimi, ndarjeje, reduktimi dhe reagime të tjera. Çfarë i lejon ata të rrjedhin me një shpejtësi kaq të jashtëzakonshme, duke i siguruar çdo qelize energji, ushqim dhe oksigjen?
Koncepti i katalizatorëve
Si në kiminë inorganike ashtu edhe në atë organike, përdoren gjerësisht substanca të veçanta që mund të përshpejtojnë reaksionet kimike me disa mijëra, dhe ndonjëherë me miliona herë. Emri i këtyre komponimeve është "katalizatorë". Në kiminë inorganike, këto janë oksidet e metalit, platini, argjendi, nikeli dhe të tjera.
Veprimi i tyre kryesor është formimi i komplekseve të përkohshme me pjesëmarrësit e reaksionit, duke ulur energjinë e aktivizimit, procesi kryhet disa herë më shpejt. Pas kësaj, kompleksi dekompozohet dhe katalizatori mund të hiqet nga sfera në të njëjtën përbërje sasiore dhe cilësore si përpara fillimit të procesit.
Ka dy lloje reaksionesh katalitike:
- homogjene - përshpejtues dhe pjesëmarrës në njëgjendje agregate;
- heterogjen - përshpejtues dhe pjesëmarrës në gjendje të ndryshme, ka një kufi fazor.
Përveç kësaj, ka komponime që janë të kundërta në veprim - frenues. Ato synojnë të ngadalësojnë reagimet e nevojshme. Kështu, për shembull, ato ju lejojnë të zvogëloni sasinë e kohës për formimin e korrozionit.
Katalizatorët biologjikë janë në thelb të ndryshëm nga ata inorganik dhe vetitë e tyre janë disi specifike. Prandaj, kataliza është e ndryshme në sistemet e gjalla.
Enzimat - çfarë është ajo?
Është vërtetuar se nëse veprimi i substancave të veçanta që përshpejtojnë proceset e treguara nuk do të kryheshin brenda sistemeve të gjalla, atëherë një mollë e zakonshme në stomak do të tretej për rreth dy ditë. Për një kohë të tillë, do të fillonin proceset e dekompozimit dhe dehjes me produktet e kalbjes. Megjithatë, kjo nuk ndodh, dhe fruti përpunohet plotësisht në një orë e gjysmë. Kjo kryhet nga katalizatorët biologjikë, të cilët janë të pranishëm në sasi të mëdha në përbërjen e çdo organizmi. Por cilat janë ato dhe cila është baza e një veprimi të tillë?
Katarizatorët biologjikë të natyrës proteinike janë enzima. Baza e tyre është një organizatë komplekse strukturore me një numër karakteristikash specifike. E thënë thjesht, këto janë proteina unike që mund të zvogëlojnë energjinë e aktivizimit të proceseve në organizmat e gjallë dhe t'i kryejnë ato me një shpejtësi që tejkalon vlerat e zakonshme me disa milionë herë.
Ka shumë shembuj të molekulave të tilla:
- katalazë;
- amilazë;
- oxireduktazë;
- glukozoksidaza;
- lipazë;
- invertase;
- lizozim;
- proteaza dhe të tjera.
Kështu, mund të konkludojmë: enzimat janë katalizatorë biologjikë të natyrës proteinike, të cilat veprojnë si përshpejtues të fortë, duke lejuar që mijëra procese në organizmat e gjallë të kryhen me një shpejtësi shumë të madhe. Tretja, oksidimi, restaurimi bazohen në veprimin e tyre.
Ngjashmëritë e katalizatorëve inorganikë dhe proteinikë
Enzimat si katalizatorë biologjikë kanë një sërë vetish të ngjashme me ato inorganike. Këto përfshijnë sa vijon:
- Përshpejtoni vetëm reaksionet e mundshme termodinamikisht.
- Mos ndikoni në zhvendosjen e ekuilibrit kimik në sistemet e ekuilibrit, por në mënyrë të barabartë përshpejtoni si proceset e përparme ashtu edhe ato të kundërta.
- Si rezultat, vetëm produktet mbeten në sferën e reaksionit, katalizatori nuk është në mesin e tyre.
Megjithatë, përveç ngjashmërive, ka edhe veçori dalluese të enzimave.
Dallimet sipas natyrës
Katalizatorët biologjikë kanë disa veçori specifike:
- Shkallë e lartë selektiviteti. Kjo do të thotë, një proteinë është në gjendje të aktivizojë vetëm një reagim të caktuar ose një grup të ngjashëm. Më shpesh funksionon skema "enzimë - substrati i një procesi".
- Shkallë jashtëzakonisht e lartë aktiviteti, sepse disa lloje proteinash mund të përshpejtojnë reagimet miliona herë.
- Enzimat varen shumë nganga kushtet mjedisore. Ato janë aktive vetëm në një gamë të caktuar temperaturash. PH i mediumit gjithashtu ndikon fuqishëm. Ekziston një kurbë që tregon vlerat minimale, maksimale dhe optimale për secilën enzimë.
- Ekzistojnë përbërës të veçantë të quajtur efektorë që mund të pengojnë natyrën e katalizatorëve biologjikë ose, anasjelltas, të kenë një efekt pozitiv mbi to.
- Substrati mbi të cilin punon enzima duhet të jetë rreptësisht specifik. Ekziston një teori që quhet çelësi dhe brava. Ai përshkruan mekanizmin e veprimit të enzimës në substrat. Katalizatori, si një çelës, futet në substrat me vendin e tij aktiv dhe reaksioni fillon.
- Pas procesit, enzima shkatërrohet pjesërisht ose plotësisht.
Kështu, është e qartë se rëndësia e katalizatorëve të proteinave është jashtëzakonisht e lartë për organizmat e gjallë. Megjithatë, veprimi i tyre i nënshtrohet disa rregullave dhe kufizohet nga kushtet mjedisore.
Të studiojmë katalizën në shkollë
Si pjesë e kurrikulës shkollore, katalizatorët studiohen si në kimi ashtu edhe në biologji. Në mësimet e kimisë, ato studiohen nga pikëpamja e substancave që bëjnë të mundur kryerjen e sintezave industriale dhe marrjen e një numri të madh produktesh të ndryshme. Në mësimet e biologjisë, merren parasysh katalizatorët biologjikë. Klasa 9 përfshin studimin e biologjisë molekulare dhe bazat e biokimisë. Prandaj, pikërisht në këtë fazë të edukimit nxënësit marrin njohuritë bazë për enzimat si substanca aktiveorganizmat e qenieve të gjalla.
Në mësime kryhen eksperimente, duke konfirmuar aktivitetin kimik të këtyre substancave në intervale të caktuara të temperaturës dhe pH të mjedisit:
- studim i efektit të peroksidit të hidrogjenit si katalizator në karotat e papërpunuara dhe të ziera;
- efekt te mishi (i gatuar dhe i papërpunuar), patatet dhe produktet e tjera.
Enzimat në trupin e njeriut
Çdo nxënës që është mjaftueshëm i arsimuar dhe që ka kaluar kufirin e arsimit të mesëm, e di se si quhen katalizatorët biologjikë. Enzimat në trup kanë një specializim rreptësisht specifik. Prandaj, për çdo proces, mund të emërtoni substancën tuaj katalitike.
Pra, të gjitha enzimat e trupit mund të ndahen në disa grupe:
- oksidoreduktaza të tilla si katalaza ose alkool dehidrogjenaza;
- transferaza - kenaza;
- hidrolaza të rëndësishme për tretjen: pepsina, amilaza, lipoprotein lipaza, esteraza dhe të tjera;
- ligaza, p.sh. ADN polimeraza;
- izomerazë;
- lyases.
Meqenëse të gjitha këto përbërje janë të natyrës proteinike, si dhe një kompleks vitaminash në përbërje, rritja e temperaturës së trupit është e mbushur me denatyrim të strukturës dhe për pasojë, ndërprerjen e të gjitha reaksioneve biokimike. Në këtë rast, organizmi është afër vdekjes. Prandaj, temperatura e lartë e trupit ulet domosdoshmërisht gjatë sëmundjes.
Përdorimi i katalizatorëve të proteinave në industri
Shpesh enzimat përdoren në industri të ndryshmeindustria:
- kimike;
- tekstile;
- ushqim.
Në raftet e dyqaneve mund të shihni produkte pastrimi dhe pluhura larës që përmbajnë enzima - këto janë enzima që përmirësojnë cilësinë e larjes së rrobave.
Për çfarë shërbejnë katalizatorët biologjikë?
Është e vështirë të mbivlerësohet rëndësia e tyre. Në fund të fundit, ato jo vetëm që lejojnë organizmat e gjallë të jetojnë, të marrin frymë, të hanë, të kryejnë procese metabolike, por gjithashtu na japin mundësinë të shkatërrojmë mbetjet industriale, të marrim ilaçe, të mbrojmë dhe mbrojmë shëndetin tonë dhe mjedisin.
