Термохимия реакцияның жылу эффектісін зерттейтін физикалық химияның саласы
Химиялық кинетиканың заңдылықтары және ағзаның тіршілігіндегі ферментативті катализдің рөлі
жүктеу/скачать 136,16 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- C2H5OH=C2H4+H2O
- C2H5ОH=CH3CHO+H2
- С12Н22О11+Н2О=С6Н12О6+С6Н12О6
- HNC, H2S және As,Se, Te
- Ферменттерді медицина саласында
| 20. Химиялық кинетиканың заңдылықтары және ағзаның тіршілігіндегі ферментативті катализдің рөлі.
Химияның ең басты мәселелерінің бірі химиялық реакциялардың механизмі мен жылдамдығына әртүрлі факторлардың әсер етуін зерттеу болып табылады. Химиялық кинетика деп химиялық реакциялардың механизмдері жайлы ілімді айтады. Бұл салада әрбір реакция жылдамдығы және оған әсер ететін концентрация, қысым, температура, катализатор және реакцияның жүретін ортасы мен реакцияға түсетін заттардың табиғаты қарастырылады. Химиялық реакциялар жылдамдығы түрліше болуы мүмкін. Мысалы, қопарылыс секундтың мыңнан бір бөлігіндей мерзімде жүрсе, ал кейбір реакциялар бірнеше сағат, тәулік, жыл, ғасырлар бойына жүреді. Мысалы кәдімгі темір құрғақ ауада ұзақ уақыт таттанбайды. Ал енді осы темірдің бір бөлігін ылғалды ауада ұстаса бір тәулікте,ал суға салса бірер сағатта-ақ тотықтанады. Сол сияқты тау жыныстары мен топырақ құрамындағы реакциялар көптеген жылдар бойы жүрсе мұнай, газ, көмір сияқты заттар бірнеше ғасырлар бойында жүретін күрделі химиялық реакциялар нәтижесінде пайда болады. Басқа да процестердің жылдамдығы сияқты химиялық реакцияның жылдамдығы да уақытпен өлшенеді.Химиялық реакция кезінде әрекеттесуші заттардың мөлшері, демек концентрациясы өзгереді. Сондықтан химиялық реакцияның жылдамдығын кесімді уақыт ішінде әрекеттесуші заттардың концентрациясының өзгеруімен өлшейді. Жалпы жағдайда ,химиялық реакциялар катализатордың қатысуымен тез жүреді. Катализаторға түсінік беретін болсам, катализатор деп деп реакцияның жылдамдығын өзгертіп, бірақ реакция нәтижесінде өздері химиялық өзгермей қалатын заттарды айтамыз. Қалыпты жағдайда әрекеттеспейтін кейбір заттар катализатор қатысында реакцияласа бастайды. Катализаторлар реакцияның жылдамдығын миллион есеге дейін өсіре алады Катализ бұл – реакция өнімдерінің құрамына кірмейтін, бірақ реакцияға қатысатын катализаторлардың әсерінен реакция жылдамдығының өзгеруі. “Катализ” терминін алғаш рет 1835 жылы швед химигі И. Берцелиус (1779 – 1848) енгізген. Катализді оң катализ және теріс катализ деп екіге бөледі. Оң Катализ кезінде катализатор реакция жылдамдығын арттырады, ал теріс катализ кезінде реакция жылдамдығы баяулайды. Катализатор қатысуымен жүретін процестер табиғатта және өнеркәсіпте өте көп. Тірі организмдегi толып жатқан процестерде, мысалы ас сіңіруде, органикалық катализаторлар ферменттер, өсімдіктердің қоректенуінде топырақта болатын минералдық ферменттер қатысады. Қазіргі кезде өнеркәсіпте, әсіресе химия өнеркәсібінде катализаторлар ерекше орын алады,өйткені олардың қатысуымен түрлі процестер тездетіліп оңайланады, соның нәтижесінде керекті заттардың өнімі артады. Әр реакцияның өзіне лайықты катализаторы болады, ол басқа реакцияларға әсер етпеуі мүмкін. Кей жағдайда әр түрлі катализатор қолдану арқылы бір заттан түрлі өнімдер алуға болады. Мысалы, этил спиртінен катализатор алюминий оксиді болса этилен алынады: C2H5OH=C2H4+H2O Ал катализатор фосфор қышқылдары болса диэтил эфирі алынады: 2C2H5OH=C2H5 OС2H5+H20 егер катализатор магний, немесе қалайы оксиді болса сірке альдегиді алынады: C2H5ОH=CH3CHO+H2 Катализатор әсерінен реакцияда активтi молекулалардың саны өседі, соның нәтижесінде реакция жылдамдайды.Екіншіден катализатор белсендірілу энергиясын кемітеді. Мысалы, қант пен судың арасындағы реакцияның: С12Н22О11+Н2О=С6Н12О6+С6Н12О6Активтену энергиясы 113,4 кДж/моль. Катализатор қатысында активтену энергиясы кемиді - күкірт қышқылы қатысса 107,1 кДж/моль, фермент қатысса 10 кДж/моль дейiн төмендейді. Катализаторлар қатты, сұйық және газ күйінде болады.Қатты катализатордың катализаторлық активтігінен айырылып қалуы оп-оңай, себебі кейбір басқа заттар аз мөлшерде араласып кетсе катализатор уланып қалады,мұндай заттарды катализатордың уы деп атайды. Мысалы: HNC, H2S және As,Se, Te қосылыстары платина катализаторын уландырады.Катализатордың уларымен қатар катализатордың активаторлары да белгілі, бұл заттар өзінің катализаторлық активтігі жоқ, бірақ аз мөлшерде катализаторға араластырса оның активтігін көтеретін заттар; мұндай заттарды промотор деп атайды. Реакцияның жылдамдығын тездететiн катализаторлардан басқа, реакцияны баяулататын заттар да бар, оларды ингибитордеп атайды. Тірі организмде жүретін барлық процестер ферменттердің қатысуымен атқарылады. Олардың әсерімен қорек құрамындан күрделі заттар қарапайым қосылыстарға ыдырап, соңынан олардан осы организмге тән макромолекулалар түзіледі. Ферменттерге өте зор талғамдылық қасиет тән. Әр фермент тек белгілі бір затқа, белгілі бір байланыс түріне әсер етеді. Мысалы, мальтоза қантын ыдырататын мальтаза ферменті басқа қанттарға эсер етпейді. Ферменттер әрекетінің негізіңде 3 түрлі әсер жатады: 1) жинақтау (концентрациялау әсері; 2) бағдарлау (ориентациялау) әсері; 3) көп бағытты катализ; Ферменттер алдымен ерітіндіден қоректі заттар субстратының әр түрлі молекулаларын талғап алып, оларды өз беткейіне жинақтайды, қоректі қорыту процесіне дайындайды, ал ферменттер олардың химиялық өзгерістерін тездетеді. Белоктар, майлар, көмірсулар молекулаларының құрамындағы ком-поненттер көбінесе ангидридтік байланыстар арқылы полимерлер түзеді. Бұл байланыстар ферменттердің әрекетімен су қосу арқылы үзіледі. Сондықтан бұл процесті гидролиздік ыдырау, ал оны қамтамасыз ететін ферменттерді гидролазалар деп атайды. Ас қорыту жолында қоректік заттар түрлі микроорганизмдер ферменттерінің әсерімен биологиялык, өңдеуден де өтеді. Ас қорыту жүйесінің айтарлықтай көлемді бөлімдерінде және ішектің кеңіген соңғы бөлімдерінде (әсіресе бүйенде) алуан түрлі микроорганизмдер өздеріне қолайлы жағдай тауып (түрақты жылылық, кажетті ылғалдьгқ, сілтілік не байтарап орта, мол және үздіксіз келіп тұратын қоректік заттар), тез көбейіп өседі де, қоректі тездетіп ыдыратуға көмектеседі. Өсімдік тектес азық құрамында организмде қиын қорытылатын және ас қорыту сөлдерінде ерімейтін заттарға бай клетчатка көп мөлшерде болады. Ал ас қорытатын сөлдер құрамында оны ыдырататын ферменттер болмайды. Сондықтан клетчатка тек микроорганизмдер ферменттерінің әсерімен қорытылады. Тоқ ішекте микроорганизмдер әрекетімен белоктар шіріп, майлар тотығып, көмірсулар ашиды, организмге қажет көптеген заттар (амин қышқылдары, дәрілер т.б.) түзіліп, бұл молекулалардың өзара әрекеттесуін тездетеді. Ферменттердің бұл әрекетін жинақтау әсері деп атасақ болады. Қоректік заттардың ыдырау процесі дұрыс жүру үшін фермент беткейіне жинақталған субстраттар молекулаларының белгілі аудандары бір-бірімен жанасуы керек. Ферменттердің осындай бағдарлау әрекетінің әсерінен қоректік заттардың ыдырау процесі мыңдаған есеге шапшаңдайды. Ферменттерді химияда, өнеркәсіпте және медицинада пайдалану мүмкіндігін талқылап кетейін. Ферменттерді медицина саласында пайдалануды оларды ветеринария, фармакология, селекция, ауылшаруашылығында қолданылуынан бөліп қарауға болмайды. Гендік инженерияда адам білімінің жаңа саласы ретінде ферменттер жұмысы қолданылады. Мақсатқа сай генетикалық материалдың in vitro (сынауықта) жаңа үйлесімін жасауға байланысты барлық үдерістер де тірі жасушадағы барлық басқа тіршілік әрекетінің үдерістері сияқты ферменттер арқылы бақыланады. Молекулярлық-генетикалық зерттеулер кезінде бактерия жасушасында ДНҚ молекуласын қатаң белгілі бір бөліктерде фрагменттерге «кесуге» қабілетті рестриктаза-ферменттер болатыны анықталған. Сонымен қатар ДНҚ фрагменттерін қосатын «тігетін» лигаза-ферменттер де болады. Зерттеу қорытындысында прокариот жасушаларында да, эукариот жасушаларында да тұқымқуалаушылық ақпараттың өзін-өзі көшіру және жүзеге асыру үдерісін бақылайтын барлық ферменттер біртіндеп сәйкестендірілді. жүктеу/скачать 136,16 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|