Решебник по биологии 10 класс Пасечник ФГОС §11

Ферменты — биологические катализаторы

Вспомните

1. Что такое катализ? Какие катализаторы химических реакций вы знаете?

Катализ — это процесс изменения скорости химической реакции при помощи катализаторов — веществ, принимающих участие в химической реакции, но в состав конечных продуктов не входящих и в результате реакции не расходующихся.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Примеры катализаторов:

1. Гетерогенные катализаторы — металлические соединения, такие как платина или никель, которые широко используются в химической промышленности.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

2. Гомогенные катализаторы — ферменты в биологических системах, которые ускоряют химические реакции, происходящие в организмах.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

3. Катализаторы также играют ключевую роль в снижении выбросов вредных веществ в атмосферу, обеспечивая очистку отходов и улучшение производственных процессов. Они используются в производстве пластиков, удобрений и в процессах энергетики. Например, автомобильные катализаторы содержат платину и палладий, которые помогают уменьшить выбросы вредных веществ в отработавших газах.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

2. Что такое экзо- и эндотермические реакции?

Эндотермические реакции — это реакции, протекающие с поглощением тепла. В уравнении такой химической реакции иногда указывают тепловой эффект, который пишется со знаком минус.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Экзотермические реакции — это реакции, протекающие с выделением тепла. В уравнении такой химической реакции указывают тепловой эффект, который пишется со знаком плюс.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Стр. 81

3. Что такое прямая и обратная химические реакции?

Прямая, или необратимая, химическая реакция — реакция, идущая до конца и не изменяющая своего направления при изменении температуры и давления, а также если один из продуктов реакции выводится из сферы реакции в виде газа, осадка, малодиссоциированного соединения (воды, слабой кислоты или основания, комплексной соли) или выделяется большое количество тепла (реакция горения).

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Обратная, или обратимая, химическая реакция, — это такая, в результате которой полученные вещества вновь реагируют между собой с образованием исходных веществ. При одних условиях (P, t, kat) они идут в одном направлении, при других — в обратном, а при некоторых промежуточных — протекают одновременно в двух взаимно противоположных направлениях.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Стр. 84

Подумайте

Почему белки редко используются организмами в качестве источника энергии для процессов жизнедеятельности?

Белки редко используются организмами в качестве источника энергии для процессов жизнедеятельности, потому что мономеры белков — аминокислоты — необходимы для построения новых белковых молекул.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Полное расщепление полипептидов до неорганических веществ происходит редко. Следовательно, и выделение энергии при полном расщеплении выполняется белками довольно редко.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Тренируемся

1. Какова роль катализаторов в протекании химических реакций?

Катализаторы играют фундаментальную роль в химических и биологических процессах, поскольку они способны ускорять химические реакции, не входя в состав конечных продуктов.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Они изменяют скорость химических реакций, повышая эффективность протекания процессов.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Катализаторы обеспечивают снижение энергии активации реагирующих веществ, что позволяет ускорить реакцию.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

2. Что лежит в основе работы (механизма действия) любых катализаторов, в том числе ферментов?

Механизм действия всех катализаторов заключается в следующем:

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

1. Катализаторы выступают в роли посредника между реагентами и продуктами реакции.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

2. Они реагируют с исходными веществами и образуют промежуточные соединения, которые в дальнейшем превращаются в продукты.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

3. При этом катализатор регенерируется, то есть возвращается в исходное состояние.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Стр. 84

3. Какое строение имеет молекула белка-фермента?

Строение сложных ферментов включает:

1. Апофермент — белковая часть молекулы фермента.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

2. Кофактор — небелковая часть молекулы фермента.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Активный центр — рабочий орган фермента, который проводит реакцию катализа. В его состав входят аминокислотные последовательности и кофактор (у сложных энзимов).

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Аллостерический центр — регуляторный центр, который позволяет управлять скоростью химического процесса.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Изоферменты — разные формы одного фермента, которые отличаются по строению и свойствам, но катализируют одну и ту же реакцию.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

4. Какую роль в составе фермента играют коферменты? Какие вещества в организме являются их предшественниками? Приведите примеры.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Коферменты вместе с функциональными группами аминокислотных остатков фермента формируют активный центр фермента, на котором происходит связывание с субстратом и образование активированного фермент-субстратного комплекса.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

5. Как осуществляется регуляция активности фермента?

Витамины могут быть предшественниками коферментов (например, витамин В1).

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Стр. 85

Совершенствуемся

1. Приведите примеры химических реакций с участием катализаторов, укажите условия их протекания.

Вот несколько примеров химических реакций с участием катализаторов:

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

1. При изготовлении сыра в молоко добавляют молочнокислые бактерии для ускорения превращения лактозы в молочную кислоту. Чтобы бактерии сразу же начали свою работу, молоко подогревают.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

2. Производство авиационного бензина и моторного топлива из угля. Процесс заключается в непосредственном присоединении водорода к углю. Уголь нагревают под давлением в присутствии водорода и получают жидкий продукт, который затем перерабатывают в авиационный бензин и моторное топливо. В качестве катализатора используют оксид железа, а также катализаторы на основе олова и молибдена.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

2. Из курса химии вам известно, что реакции, протекающие при участии катализаторов (никель, платина), требуют высоких температур и давления. Ферментативные процессы протекают в узких пределах изменения температуры и давления. Дайте объяснение этому факту.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Никель и платина ускоряют реакции в 10−100 раз. Соответственно, нагревание не нужно, катализатор активно работает и при комнатной температуре, и при нормальном давлении.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Обсуждаем

Взрослые люди часто тяжело переносят повышение температуры тела на несколько градусов от нормы, что само по себе является важнейшей защитной реакцией организма против возбудителей целого ряда заболеваний. Как это может повлиять на работу ферментов и других физиологически важных веществ организма человека, имеющих белковую природу?

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

При высоких значениях температуры может происходить денатурация белковой части фермента, что негативно сказывается на его активности.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Стр. 86