Лекция 13.

Организация материи на физическом и химическом уровнях

 

6. Катализаторы, биокатализаторы

 

Катализ (от греч. katálysis — разрушение), изменение скорости химических реакций в присутствии веществ (катализаторов), вступающих в промежуточное химическое взаимодействие с реагирующими веществами, но восстанавливающих после каждого цикла промежуточных взаимодействий свой химический состав. Реакции с участием катализаторов называются каталитическими.

Катализаторы биологические, биокатализаторы, вещества, образующиеся в живых клетках и ускоряющие (положительный катализ) или замедляющие (отрицательный катализ) химические процессы, протекающие в организмах. К числу биологгических катализаторов относятся в первую очередь катализаторы белковой природы, называемые энзимами, или ферментами.

Как всякие катализаторы, Ферменты снижают энергию активации, необходимую для осуществления той или иной химической реакции, направляя её обходным путём – через промежуточные реакции, которые требуют значительно меньшей энергии активации.

Так, реакция АБ ® А + Б в присутствии фермента (Ф) идёт следующим образом:

АБ + Ф ® АБФ и далее АБФ ® БФ + А и БФ ® Б + Ф.

 

Условия действия ферментов. Действие ферментов зависит от ряда факторов, прежде всего от температуры и реакции среды (pH). Оптимальная температура, при которой активность ферментов наиболее высока, находится обычно в пределах 40–50 °С. При более низких температурах скорость ферментативной реакции, как правило, снижается, а при температурах, близких к 0 °С, практически реакция полностью прекращается. При повышении температуры выше оптимальной скорость ферментативной реакции также снижается и, наконец, полностью прекращается. Снижение интенсивности действия ферментов при повышении температуры сверх оптимальной объясняется главным образом начинающимся разрушением (денатурацией) белка.

Важнейшим фактором, от которого зависит действие ферментов, является активная реакция среды – pH. Отдельные ферменты различаются по оптимальной для их действия величине pH. Так, например, пепсин, содержащийся в желудочном соке, наиболее активен в сильнокислой среде (pH 1–2), а трипсин – фермент, выделяемый поджелудочной железой, имеет оптимум действия в слабощелочной среде (pH 8–9).