Білки як каталізатори хімічних реакцій - довідник хіміка 21

Хімія і хімічна технологія

Чотири особливості відрізняють ферменти від усіх інших каталізаторів. По-перше, ці біокаталізатори виключно ефективні. Нри оптимальних умовах більшість ферментативних реакцій протікає в 10 -10 разів швидше, ніж ті ж реакції за відсутності ферментів. Число оборотів (т. Е. Число молекул субстрату, що перетворюються за одну хвилину, на одну молекулу ферменту) для більшості ферментів дорівнює приблизно 1000, а в деяких випадках може перевищувати 10. Слід при цьому мати на увазі, що швидкість окремих стадій ферментативних реакцій лімітується дифузією реагентів або, у всякому разі, залежить від неї. Таким чином. багато хімічних реакцій. які зазвичай протікають тільки при високих температурах або тільки в сильно кислому або сильно лужному середовищі, у присутності відповідних ферментів можуть йти швидко і кількісно при кімнатній температурі і при значеннях pH, близьких до нейтрального. По-друге, для більшості ферментативних реакцій характерна висока специфічність як відносно природи каталізуються реакції, так і по відношенню до структури використовуваного субстрату. По-третє, коло реакцій, каталізуються ферментами, надзвичайно широкий. Ферменти каталізують реакції гідролізу, поліконденсації, окислення - відновлення, дегідрування, альдольно11 конденсації, реакції перенесення різних груп, а також ряд інших реакцій. Ми можемо, таким чином. сказати, що білки - каталізатори з виключно широким спектром дії. Нарешті, по-четверте, активність самих ферментів в клітці строго регулюється. Швидкість синтезу ферментів. а також їх кінцева концентрація знаходяться під генетичним контролем і регулюються за допомогою малих молекул ці малі молекули часто є субстратами або продуктами реакцій. каталізуються тими н е ферментами. Крім того, ферменти можуть існувати як в активній, так і в неактивній формі. причому швидкість і ступінь їх перетворення в кожному конкретному випадку залежить від властивостей навколишнього середовища. Майже всі біоло- [c.189]

У больпптстве біохімічних процесів білкові посередники є каталізатори хімічних реакцій ферменти. Однак деякі процеси. наприклад транспорт багатьох субстратів ч (р (з біологічні мембраш. осуплествля-ються білками, що не каталізують будь-яких хімічних перетворень. а обумовлюють впізнавання і транслокацию субстратів. [c.29]

Ферментами називаються білки, що входять до складу клітин і тканин, що каталізують хімічні реакції. протікають в організмі. Ферменти часто називають біологічними каталізаторами. [C.631]

Було висловлено припущення [36], згідно з яким стабільність структури макромолекул і мембр-ан забезпечується головним чином гідрофобними взаємодіями вуглеводневих фрагментів. в результаті чого молекули ліпідів, білків та інших сполук можуть утворювати у водному цитоплазмі олігомерні агрегати і мембрани. Разом з тим найбільш активні каталізатори. т. е. більшість ферментів, розчинні у воді. Таким чином. мембрани являють собою порівняно стабільні тонкі плівки. примикаю щие до водних ділянок клітини, в яких легко протікають хімічні реакції і які містять полярні молекули. розчинні у воді. [C.355]

Інший тип гігантських біологічних молекул - білки в залежності від своєї природи вони виконують одну з двох наступних функцій діють як каталізатори хімічних реакцій. за рахунок яких підтримується життя клітини. і є будівельним матеріалом для м'язових волокон, перетворюючи хімічну енергію аденозинтрифосфату (АТФ) в механічну енергію м'язового скорочення. Це дає організму можливість перекачувати кров, засвоювати їжу і пересуватися. Важливу роль відіграють білки і як природні захисні матеріали, з молекул яких побудовані шкіра, хутро, пір'я, що оберігають тварин від несприятливих впливів навколишнього середовища. З давніх-давен користується цими білковими матеріалами і людина. [C.65]

Організм є термодинамічно відкрита система. в якій протікають хімічні реакції. Біохімічні реакції на всіх стадіях є каталітичними, каталізаторами служать білки - ферменти. Зміна ентропії такої системи виражається сумою ентропії. виробленої всередині системи, 5, і ентропії, що надходить ззовні або йде в навколишнє середовище, ЕЗ [c.17]

Цілком зрозуміло, що процеси іонізації дуже різноманітні і грають важливу роль в реакціях, що протікають у водному (біологічної) середовищі. Однак іонізація не єдиний хімічний процес. який може мати місце в біологічній системі (організмі). Амінокислоти - органічні молекули. здатні брати участь в реакціях, добре відомих хіміку-орга-нику. Можна тому очікувати, що подібні реакції протікають і в біологічних системах. знайомих біохімікам. Однак проблема полягає в тому, що звичайні умови проведення хімічних реакцій (висока температура. Безводні органічні розчинники і т. Д.) Не можна переносити на біохімічні системи. де всі процеси протікають у водному середовищі при температурі живого тіла, з використанням біологічних каталізаторов- ферментів. Проте для хіміка-біоорганікі цікаво порівняти шляхи реакцій. протікають in vitro, т. е. при хімічному синтезі. і in vivo, т. е. в організмі. Відмінності і схожість, переваги і недоліки моделювання найкраще видно при паралельному розгляді цих процесів. починаючи з хімії амінокислот і закінчуючи органічним синтезом і біосинтезу білків. [C.45]

Тонкоподрібненого речовина набуває багато нових цінних властивостей фарби - кращу криючу здатність, яскравість, велику стійкість. красивіші відтінки в'яжучі будівельні матеріали - міцність, швидке схоплювання і твердіння каталізатори - підвищену активність в хімічних реакціях продовольчі товари - кращі смакові якості добре дисперговані крохмаль і білки, на відміну від необроблених продуктів, - здатність розчинятися у воді при кімнатній температурі і т. д . [c.99]

Ферменти мають ознаки як гомогенних, так і гетерогенних каталізаторів. Вони проявляють свою активність у водних розчинах. що властиво гомогенним каталізатором. Однак вони мають велику молекулярну масу. утворить мпкроповерх-ність розділу, на якій знаходяться особливі ділянки - активні центри. що складаються з атомів, що властиво гетерогенним каталізатором. Ферменти складаються з глобулярних білків. і для них характерні не тільки генетіческн закодована послідовність розташування окремих амінокислот в іоліпептідной ланцюга, але і різноманітність хімічних зв'язків між окремими ланками цих ланцюгів. що визначають унікальну для кожного ферменту структуру. Тому однією з важливих особливостей ферментів є висока специфічність дії. Розрізняють індивідуальну специфічність - здатність каталізувати тільки одну хімічну реакцію і притому лише даного субстрату - і групповую- здатність каталізувати ту ж реакцію у різних субстратах. [C.115]

Молекула білка зазвичай являє собою ланцюг, що складається з декількох десятків або навіть сотень молекул амінокислот. Багато білки виконують роль природних каталізаторів. прискорюють хімічні реакції в десятки і навіть сотні мільйонів разів. В даний час відомо близько тисячі подібних ферментів. До їх складу входять метали - Мд, Ре, Мп і ін. [C.353]

Число прикладів можливих, але поки нездійснених каталітичних реакцій можна було б збільшувати до безкінечності. Те, що в багатьох, а може бути навіть в більшості випадків реакції, дозволені термодинамічно, в принципі піддаються реалізації з допомогою каталізаторів. показує Біокаталізу. У будь-якій живій клітині відбуваються сотні і тисячі найтонших каталітичних процесів. вражають своєю злагодженістю і досконалістю. При цьому в клітці виключається використання основних методів форсування хімічних реакцій за допомогою підвищення температури і тиску або застосування незвичайних розчинників. При кімнатних і навіть дещо нижчих температурах в рослинах відбувається каталітичний фотосинтез вуглеводнів і тісно з ним пов'язані термічні каталітичні синтези решти найширшої гами речовин, потрібних для життєдіяльності організму. Вищі рослини, прекрасно асиміляційні вуглець з СО2, нездатні засвоювати азот повітря але існують мікроорганізми (бактерії, грибки), які здійснюють ці реакції без прямої участі енергії світла. Продукти таких первинних каталітичних синтезів у мікроорганізмів далі також каталітичним шляхом перетворюються в амінокислоти і азотні підстави. у тому числі побудовано білки і нуклеїнові кислоти. а також різні інші азотні з'єднання живої клітини (алкалоїди та т. д.). Існують бактерії, здатні здійснювати каталитически весь комплекс біохімічних процесів. в тому числі синтез амінокислот ,. [C.9]

Функції білків надзвичайно різноманітні. В організмі містяться тисячі різних білків. кожен з яких виконує тільки йому властиву роль. Білки-каталізатори, або ферменти, забезпечують протікання хімічних реакцій в клітині транспортні [c.406]

Білки відрізняються від інших складових частин протоплазми своїми властивостями, притаманними тільки цього класу сполук. Білки обумовлюють багато важливих функцій живих клітин і організмів. Білками є такі компоненти клітини. як ферменти - каталізатори численних реакцій, що протікають в живих організмах. дихальні пігменти. багато гормонів і антитіла. Скорочувалося речовина м'язів. війок і вусиків нижчих організмів, що володіє чудовим засобом, який робить хімічну енергію в механічну, також є білком. [C.415]

Під дією кислот (іонів водню) відбувається гідроліз багатьох органічних речовин. наприклад жирів, білків, крохмалю, дисахаридів за допомогою губчастої платини катализируются різноманітні окислювальні процеси інші неорганічні каталізатори здатні прискорювати багато хімічних реакцій. На відміну від неорганічних каталізаторів дію ферментів більш обмежена, більш специфічно. Якби фе, рменти не мали специфічністю, то це призводило б до швидкого розпаду всіх речовин в клітинах і до загибелі організму. [C.49]

Таким чином. вітамінами слід вважати речовини, які Б малих дозах, поряд з білками, жирами, вуглеводами і мінеральними речовинами (переважно Na l), необхідні для нормального розвитку тваринного організму. Існує багато речовин, без яких тваринний організм не може нормально розвиватися, яких організму потрібно небагато, але які не можна назвати вітамінами, наприклад триптофан, йод і ін. Отже, вітамінами слід вважати незамінні складні органічні речовини різноманітної структури, які є біологічними каталізаторами хімічних реакцій, [ c.637]

У білках можливе існування проводить електронного шляху між донорними і акцепторними групами. Для сложноструктурних каталізаторів характерно внутрішнє взаємодія всіх атомів. Спектр поглинання піридин -нуклеотидів різко змінюється при порівняно незначних змінах в одній частині молекули молекули фталоцианина діамагнітни, т. Е. Атоми вуглецю в них, мабуть, пов'язані загальними електронами в комплексних іонах ФОТОЗБУДЖЕНОГО аддендов викликає поява флуоресцентного спектру центрального іона і т. Д . Разом з цим в білках, в тому числі і ферментах, існують ланцюги атомів, здатні особливо легко передавати енергію збудження. Так, експериментально було показано, що фотохімічний акт, який стався на одній ділянці довжиною цепеобразность молекули. може привести до хімічної реакції иа протилежному її кінці. [C.266]