İnsan orqanizminə bir səbəbə görə biokimyəvi fabriki deyilir. Axı orada hər dəqiqə minlərlə, on və yüz minlərlə oksidləşmə, parçalanma, reduksiya və digər reaksiyalar baş verir. Onların hər hüceyrəni enerji, qida və oksigenlə təmin edərək belə böyük sürətlə axmasına nə imkan verir?
Katalizatorlar anlayışı
Həm qeyri-üzvi, həm də üzvi kimyada kimyəvi reaksiyaları bir neçə min, bəzən isə milyonlarla dəfə sürətləndirə bilən xüsusi maddələrdən geniş istifadə olunur. Bu birləşmələrin adı "katalizatorlar"dır. Qeyri-üzvi kimyada bunlar metal oksidləri, platin, gümüş, nikel və başqalarıdır.
Onların əsas hərəkəti reaksiya iştirakçıları ilə müvəqqəti komplekslərin əmələ gəlməsidir, aktivləşmə enerjisini aşağı salmaqla proses bir neçə dəfə daha sürətli həyata keçirilir. Bundan sonra kompleks parçalanır və katalizator prosesin başlamazdan əvvəl olduğu kimi eyni kəmiyyət və keyfiyyət tərkibində kürədən çıxarıla bilər.
İki növ katalitik reaksiya var:
- homogen - sürətləndirici və iştirakçılar birindəümumi vəziyyət;
- heterojen - müxtəlif ştatlarda sürətləndirici və iştirakçılar, faza sərhədi var.
Bundan əlavə, əks fəaliyyət göstərən birləşmələr var - inhibitorlar. Onlar lazımi reaksiyaları yavaşlatmaq məqsədi daşıyır. Beləliklə, məsələn, onlar korroziyanın əmələ gəlməsi üçün vaxtı az altmağa imkan verir.
Bioloji katalizatorlar qeyri-üzvi katalizatorlardan mahiyyətcə fərqlidirlər və onların xassələri bir qədər spesifikdir. Buna görə də canlı sistemlərdə kataliz fərqlidir.
Fermentlər - bu nədir?
Sübut edilmişdir ki, göstərilən prosesləri sürətləndirən xüsusi maddələrin təsiri canlı sistemlər daxilində həyata keçirilməsəydi, mədədə adi bir alma təxminən iki gün ərzində həzm olunardı. Belə bir müddət ərzində çürümə məhsulları ilə parçalanma və intoksikasiya prosesləri başlayacaqdı. Ancaq bu baş vermir və meyvə bir saat yarım ərzində tamamilə işlənir. Bu, hər bir orqanizmin tərkibində çoxlu miqdarda olan bioloji katalizatorlar tərəfindən həyata keçirilir. Bəs onlar nədir və belə bir hərəkətin əsası nədir?
Zülal təbiətinin bioloji katalizatorları fermentlərdir. Onların əsasını bir sıra spesifik xüsusiyyətlərə malik mürəkkəb struktur təşkilat təşkil edir. Sadəcə olaraq, bunlar canlı orqanizmlərdə proseslərin aktivləşmə enerjisini azalda bilən və onları adi dəyərləri bir neçə milyon dəfə üstələyən sürətlə həyata keçirə bilən unikal zülallardır.
Belə molekulların bir çox nümunəsi var:
- katalaz;
- amilaza;
- oksireduktaza;
- qlükoza oksidaz;
- lipaz;
- invertase;
- lizozim;
- proteaz və başqaları.
Beləliklə, belə nəticəyə gələ bilərik: fermentlər canlı orqanizmlərdə minlərlə prosesin çox yüksək sürətlə həyata keçirilməsinə imkan verən güclü sürətləndiricilər kimi çıxış edən zülal təbiətinin bioloji katalizatorlarıdır. Həzm, oksidləşmə, bərpa onların fəaliyyətinə əsaslanır.
Qeyri-üzvi və protein katalizatorlarının oxşarlıqları
Bioloji katalizator kimi fermentlər qeyri-üzvi olanlara oxşar bir sıra xüsusiyyətlərə malikdir. Bunlara aşağıdakılar daxildir:
- Yalnız termodinamik olaraq mümkün reaksiyaları sürətləndirin.
- Tarazlıq sistemlərində kimyəvi tarazlığın yerdəyişməsinə təsir göstərməyin, əksinə həm irəli, həm də tərs prosesləri eyni dərəcədə sürətləndirin.
- Nəticədə reaksiya sferasında yalnız məhsullar qalır, katalizator onların arasında deyil.
Lakin oxşarlıqlarla yanaşı, fermentlərin fərqli xüsusiyyətləri də vardır.
Təbiətə görə fərqlər
Bioloji katalizatorların bir neçə spesifik xüsusiyyətləri var:
- Yüksək selektivlik dərəcəsi. Yəni, bir zülal yalnız müəyyən bir reaksiya və ya oxşarlar qrupunu aktivləşdirməyə qadirdir. Çox vaxt "ferment - bir prosesin substratı" sxemi işləyir.
- Həddindən artıq yüksək fəaliyyət dərəcəsi, çünki bəzi zülal növləri reaksiyaları milyonlarla dəfə sürətləndirə bilər.
- Fermentlər çox asılıdırətraf mühit şəraitindən. Onlar yalnız müəyyən bir temperatur aralığında aktivdirlər. Mühitin pH-ı da güclü təsir göstərir. Hər bir ferment üçün minimum, maksimum və optimal dəyərləri göstərən əyri var.
- Effektor adlanan xüsusi birləşmələr var ki, onlar bioloji katalizatorların təbiətinə mane ola bilir və ya əksinə, onlara müsbət təsir göstərir.
- Fermentin işlədiyi substrat ciddi şəkildə spesifik olmalıdır. Açar və qıfıl deyilən bir nəzəriyyə var. Bu, fermentin substrata təsir mexanizmini təsvir edir. Katalizator, açar kimi, aktiv sahəsi ilə birlikdə substrata yerləşdirilir və reaksiya başlayır.
- Prosesdən sonra ferment qismən və ya tamamilə məhv olur.
Beləliklə, zülal katalizatorlarının canlı orqanizmlər üçün əhəmiyyətinin son dərəcə yüksək olduğu göz qabağındadır. Bununla belə, onların fəaliyyəti müəyyən qaydalara tabedir və ətraf mühit şəraiti ilə məhdudlaşır.
Məktəbdə kataliz təhsili
Məktəb kurikulumunun bir hissəsi kimi katalizatorlar həm kimya, həm də biologiya üzrə öyrənilir. Kimya dərslərində onlar sənaye sintezini həyata keçirməyə və çoxlu sayda müxtəlif məhsullar almağa imkan verən maddələr baxımından öyrənilir. Biologiya dərslərində məhz bioloji katalizatorlar nəzərə alınır. 9-cu sinif molekulyar biologiyanın və biokimyanın əsaslarının öyrənilməsini nəzərdə tutur. Buna görə də təhsilin bu mərhələsində tələbələr fermentlər haqqında əsas bilikləri aktiv maddələr kimi alırlarcanlıların orqanizmləri.
Dərslərdə bu maddələrin müəyyən temperatur diapazonlarında və ətraf mühitin pH-da kimyəvi aktivliyini təsdiq edən təcrübələr aparılır:
- hidrogen peroksidin çiy və qaynadılmış yerkökü üzərində katalizator kimi təsirinin tədqiqi;
- ət (bişirilmiş və çiy), kartof və digər məhsullara təsir.
İnsan orqanizmindəki fermentlər
Kifayət qədər təhsil almış və orta təhsil xəttini keçmiş hər bir məktəbli bioloji katalizatorların nə adlandığını bilir. Bədəndəki fermentlərin ciddi şəkildə xüsusi bir ixtisası var. Buna görə də, hər bir proses üçün siz katalitik maddənizi adlandıra bilərsiniz.
Beləliklə, orqanizmin bütün fermentlərini bir neçə qrupa bölmək olar:
- katalaza və ya spirt dehidrogenaz kimi oksidoreduktazalar;
- transferazlar - kenase;
- həzm üçün vacib olan hidrolazalar: pepsin, amilaza, lipoprotein lipaz, esteraza və başqaları;
- ligazalar, məsələn, DNT polimeraza;
- izomeraz;
- lyases.
Bütün bu birləşmələr zülal xarakterli, eləcə də tərkibindəki vitaminlər kompleksi olduğundan bədən istiliyinin artması strukturun denatürasiyası və nəticədə bütün biokimyəvi reaksiyaların dayandırılması ilə nəticələnir. Bu vəziyyətdə orqanizm ölümə yaxındır. Buna görə də, xəstəlik zamanı yüksək bədən istiliyi mütləq endirilir.
Protein katalizatorlarının sənayedə istifadəsi
Çox vaxt fermentlər müxtəlif sənaye sahələrində istifadə olunursənaye:
- kimyəvi;
- tekstil;
- qida.
Mağazaların rəflərində təmizləyici məhsullar və tərkibində fermentlər olan yuyucu tozları görə bilərsiniz - bunlar p altarların yuyulmasının keyfiyyətini yaxşılaşdıran fermentlərdir.
Bioloji katalizatorlar nə üçündür?
Onların əhəmiyyətini çox qiymətləndirmək çətindir. Axı onlar təkcə canlı orqanizmlərin yaşamasına, nəfəs almasına, qidalanmasına, metabolik proseslərin aparılmasına imkan vermir, həm də bizə sənaye tullantılarını məhv etmək, dərman preparatları əldə etmək, sağlamlığımızı və ətraf mühiti qorumaq və qorumaq imkanı verir.
