ما هي المحفزات البيولوجية التي تسمى؟ الإنزيمات كمحفزات بيولوجية

يسمى جسم الإنسان البيوكيميائيةالمصنع ليس عبثا. بعد كل دقيقة ، تحدث فيها آلاف وعشرات ومئات الآلاف من عمليات الأكسدة ، والتقسيم ، والتقليل ، وغيرها من التفاعلات. ما الذي يسمح لها بالتدفق بسرعة هائلة ، مما يوفر لكل خلية الطاقة والتغذية والأكسجين؟

مفهوم المحفزات

في كل من غير العضوية والكيمياء العضويةيتم استخدام مواد خاصة جدا يمكن أن تسرع مسار التفاعلات الكيميائية في بضعة آلاف ، وأحيانا الملايين من المرات. اسم هذه المركبات هو "محفزات". في الكيمياء غير العضوية ، هذه هي أكاسيد الفلزات والبلاتين والفضة والنيكل وغيرها.

عملهم الرئيسي هو تشكيل مؤقتمجمعات مع المشاركين في رد الفعل ، ويرجع ذلك إلى خفض طاقة التنشيط ، تتم العملية أسرع عدة مرات. بعد ذلك ، يمكن أن يتم سحب المعقد المتحلل ، والحافز من المجال بنفس التركيب الكمي والنوعي الذي كان عليه قبل بداية العملية.

هناك نوعان مختلفان من التفاعلات التحفيزية:

• متجانس - معجل ومشاركون في حالة واحدة مجمعة ؛
• غير متجانسة - معجل والمشاركون في ولايات مختلفة ، هو واجهة مراحل.

بالإضافة إلى ذلك ، هناك أيضا عكس في العملالمركبات هي مثبطات. وهي تهدف إلى إبطاء ردود الفعل الضرورية. لذلك ، على سبيل المثال ، تسمح بتخفيض مقدار الوقت اللازم لتشكيل التآكل.

تختلف المحفزات البيولوجية بطبيعتها عن العوامل غير العضوية ، وخصائصها محددة نوعًا ما. لذلك ، في النظم الحية ، يختلف الحفز.

الانزيمات - ما هو؟

ثبت أنه إذا كان عمل خاصالمواد التي تسرع العمليات المشار إليها ، لم يتم تنفيذها داخل الأنظمة الحية ، ثم يتم هضم التفاح المعتاد في المعدة لمدة يومين. لمثل هذا القدر من الوقت ، ستبدأ عمليات التحلل والتسمم بالمنتجات المتعفنة. ومع ذلك ، هذا لا يحدث ، ويتم معالجة الفاكهة بالكامل في غضون ساعة ونصف الساعة. تنفيذ هذه المحفزات البيولوجية ، والتي بكميات كبيرة موجودة في تكوين كل كائن حي. ولكن ما هي وما هو الأساس لمثل هذا العمل؟

المحفزات البيولوجية من طبيعة البروتين هيالانزيمات. أساسها هو تنظيم هيكلي معقد مع عدد من الخصائص المحددة. ببساطة ، هذه هي بروتينات فريدة يمكن أن تقلل من طاقة التنشيط للعمليات في الكائنات الحية وتحملها بسرعة تفوق القيم المعتادة لعدة ملايين مرة.

هناك العديد من الأمثلة على هذه الجزيئات:

• الكاتلاز.
• الأميليز.
• إنزيم أكسدة-اختزال.
• غلوكوز أوكسيديز ؛
• الليباز.
• الانفرتيز.
• الليزوزيم.
• البروتيني وغيرها.

وبالتالي ، يمكننا أن نستنتج: إن الإنزيمات عبارة عن محفزات بيولوجية ذات طبيعة بروتينية تعمل كمسرعات قوية ، مما يسمح للآلاف من العمليات في الكائنات الحية أن تُجرى بمعدلات عالية جدًا. يعتمد عملهم على الهضم ، الأكسدة ، الاختزال.

أوجه التشابه بين المحفزات غير العضوية والبروتينية

تحتوي الإنزيمات كمحفزات بيولوجية على عدد من الخصائص الشبيهة بالخصائص غير العضوية. وتشمل هذه:

1. يتم تسريع تفاعلات ممكنة ديناميكية حرارية فقط.
2. لا تؤثر على إزاحة التوازن الكيميائي في أنظمة التوازن ، ولكن تسارع بنفس القدر في العملية المباشرة والعكسية.
3. نتيجة لذلك ، تبقى المنتجات فقط في مجال التفاعل ، لا يتم تضمين المحفز في عددهم.

ومع ذلك ، بالإضافة إلى التشابه ، هناك أيضًا سمات مميزة للأنزيمات.

الاختلافات تبعا للطبيعة

تحتوي المحفزات البيولوجية على العديد من الميزات المحددة:

1. درجة عالية من الانتقائية. وهذا يعني أن بروتينًا واحدًا قادر على تنشيط تفاعل معين أو مجموعة معينة فقط. في معظم الأحيان ، يعمل مخطط "إنزيم الركيزة من عملية واحدة".
2. درجة عالية للغاية من النشاط ، لأن بعض أنواع البروتينات قادرة على تسريع التفاعل ملايين المرات.
3. تعتمد الانزيمات بقوة على الظروف البيئية. أنها تظهر النشاط فقط في نطاق درجة حرارة معينة. يؤثر الأس الهيدروجيني للوسط بشدة أيضًا. يوجد منحنى يعرض قيم الحد الأدنى والحد الأقصى والأقصى لكل إنزيم.
4. هناك مركبات خاصة تسمى المستجيبات قادرة على تثبيط طبيعة المحفزات البيولوجية ، أو العكس ، يكون لها تأثير إيجابي عليها.
5. يجب أن يكون الركيزة التي يعمل عليها الإنزيمتكون محددة بدقة. هناك نظرية تحمل اسم مفتاح وقفل. يصف آلية عمل الانزيم على الركيزة. يتم بناء المحفز ، مثل مفتاح ، في الركيزة من خلال مركزه النشط ، ويبدأ التفاعل.
6. بعد العملية ، يتم تدمير الإنزيم جزئياً أو كلياً.

وبالتالي ، من الواضح أن أهمية المحفزات البروتينية عالية للغاية بالنسبة للكائنات الحية. ومع ذلك ، تخضع إجراءاتها لقواعد معينة وتقتصر على الظروف البيئية.

دراسة التحفيز في المدرسة

في إطار البرنامج المدرسي ، المحفزاتتدرس في الكيمياء والبيولوجيا. في دروس الكيمياء ، يتم دراستها من وجهة نظر المواد التي تجعل من الممكن تنفيذ توليفات صناعية ، للحصول على عدد كبير من المنتجات المختلفة. في دروس علم الأحياء ، تعتبر المحفزات البيولوجية. ينطوي التصنيف 9 على دراسة البيولوجيا الجزيئية وأساسيات الكيمياء الحيوية. لذلك ، في هذه المرحلة من التعليم يحصل الطلاب على أساسيات المعرفة عن الإنزيمات كمواد فعالة في الكائنات الحية.

في الدروس ، يتم إجراء التجارب ، وتأكيد النشاط الكيميائي لهذه المواد في درجات حرارة معينة ودرجة حموضة الوسط:

• دراسة تأثير بيروكسيد الهيدروجين كمحفز على الجزر الخام والمطهو ​​؛
• تأثير على اللحوم (المعالجة حراريا وخام) والبطاطا وغيرها من المنتجات.

الانزيمات في جسم الإنسان

كل تلميذ ، تعليما كافيا وعبر خط المستوى الأوسط من التعليم ، ويعرف ما تسمى المحفزات البيولوجية. الانزيمات في الجسم لديها تخصص محدد بدقة. لذلك ، لكل عملية ، يمكن تسمية العامل المحفز لها.

لذا ، يمكن تقسيم جميع إنزيمات الجسم إلى عدة مجموعات:

• oxidoreductase ، على سبيل المثال ، الكاتالاز أو ديهيدروجيناز الكحول.
• ترانسفيراز - كيناز ؛
• hydrolases ، مهم للهضم: البيبسين ، الأميلاز ، الليباز البروتين الشحمي ، استريز وغيرها ؛
• ligases ، على سبيل المثال ، DNA polymerase.
• إيزوميراز.
• ياز.

لأن كل هذه المركبات لها بروتينالطبيعة ، فضلا عن مجموعة من الفيتامينات في تكوينها ، فإن الزيادة في درجة حرارة الجسم مشحونة مع تمسخ البنية ، وبالتالي ، وقف جميع التفاعلات الكيميائية الحيوية. في هذه الحالة ، فإن الجسد قريب من الموت. لذلك ، يجب أن ترتفع درجة حرارة الجسم عالية أسفل أثناء المرض.

استخدام محفزات البروتين في الصناعة

في كثير من الأحيان تستخدم الانزيمات في صناعات مختلفة:

• الكيميائية.
• النسيج؛
• الغذاء.

على رفوف المتاجر يمكنك رؤية منتجات التنظيف ومساحيق الغسيل التي تحتوي على الإنزيمات - هذه هي الإنزيمات التي تعمل على تحسين جودة غسل الملابس.

لماذا نحتاج إلى محفزات بيولوجية؟

المغالاة في تقدير أهميتها أمر صعب. فهي لا تسمح فقط للكائنات الحية بالعيش والتنفس وتناول الطعام والتمثيل الأيضي ، بل تمكننا أيضًا من تدمير المخلفات الصناعية وتلقي الأدوية وحماية وحماية صحتنا وحالة البيئة.