Главная >> Биология 9 класс. Пасечник

Глава 1. Молекулярный уровень

§ 11. Биологические катализаторы

1. Какие вещества называются катализаторами? 2. Какова их роль в химических реакциях? 3. Какой фермент желудочного сока является основным? Какие вещества и при каких условиях он расщепляет?

Катализом называется явление ускорения реакции без изменения её общего результата. Вы знаете, что для протекания многих химических реакций необходимы высокие температура и давление. В живой клетке умеренная температура, нормальное давление. В таких условиях большинство реакций или вообще не протекали бы, или протекали бы очень медленно, если бы не подвергались воздействию катализаторов. Вещества, изменяющие скорость химической реакции, но не входящие в состав продуктов реакции, называются катализаторами.

Каталитической способностью обладают некоторые молекулы РНК. Очевидно, это свойство РНК имело очень важное значение на начальном этапе зарождения жизни на нашей планете. В настоящее время роль молекул РНК как катализаторов крайне мала, а основными биокатализаторами в клетке являются ферменты.

Все процессы в живом организме прямо или косвенно осуществляются с участием ферментов. Сейчас уже известны тысячи ферментов. Молекулы одних ферментов состоят только из белков, другие включают белок и небелковое соединение, или кофермент. В качестве коферментов выступают различные органические вещества, как правило, витамины и неорганические - ионы различных металлов.

Ферменты участвуют в процессах как синтеза, так и распада. При этом ферменты действуют в строго определённой последовательности, они специфичны для каждого вещества и ускоряют только определённые реакции. Встречаются ферменты, которые катализируют несколько реакций. Избирательность действия ферментов на разные химические вещества связана с их строением. Молекулы ферментов имеют активный центр - небольшой участок, на котором идёт данная реакция. Форма и химическое строение активного центра таковы, что с ним могут связываться только определённые молекулы в силу их комплементарности друг другу.

У некоторых ферментов в присутствии молекул определённых веществ конфигурация активного центра может изменяться, т. е. фермент таким образом может обеспечить наибольшую ферментативную активность (рис. 17).

На заключительном этапе химической реакции комплекс «фермент-вещество» распадается с образованием конечных продуктов и свободного фермента. Освободившийся при этом активный центр фермента может принимать новые молекулы вещества.

Ферменты увеличивают скорость химических реакций в тысячи и миллионы раз. Но скорость ферментативных реакций зависит от многих факторов - природы и концентрации фермента и вещества, температуры, давления, реакции среды и т. д. Для функционирования каждого фермента имеются оптимальные условия. Например, одни ферменты активны в нейтральной, другие - в кислой или щелочной среде. При температуре свыше 60 °С большинство ферментов не функционирует.

Новые понятия

Катализатор. Фермент. Кофермент. Активный центр фермента

Выполните лабораторную работу Расщепление пероксида водорода ферментом каталазой Цель работы: показать действие фермента каталаза на пероксид водорода (Н2О2) и условия, в которых он функционирует. Информация для учащихся Пероксид водорода - ядовитое вещество, образующееся в клетке в процессе её жизнедеятельности. Фермент каталаза, расщепляя Н2О2 на воду и кислород, играет защитную роль в клетке. Ход работы 1. Поместите в первую из трёх пробирок кусочек сырого мяса, во вторую - кусочек сырого картофеля, в третью - кусочек варёного картофеля. 2. Прилейте в пробирки по 2 мл 3%-го раствора Н2О2. 3. Запишите наблюдаемые вами явления в каждой пробирке. 4. Сделайте вывод.

Ответьте на вопросы

1. Какие вещества называются катализаторами? 2. Какую роль играют ферменты в клетке? 3. От каких факторов может зависеть скорость ферментативных реакций? 4. Почему большинство ферментов при высокой температуре теряет каталитические свойства? 5. Почему недостаток витаминов может вызвать нарушения в процессах жизнедеятельности организма?

Выполните задание

Проанализировав знания, полученные на предыдущих уроках, объясните, почему большинство ферментов при высокой температуре теряет каталитические свойства.