Вещества ускоряющие химические реакции называются: Вещество, ускоряющие химическую реакцию, называют…?

Содержание

катализаторы — это… Что такое катализаторы?

  • КАТАЛИЗАТОРЫ — вещества, ускоряющие химические реакции. Вещества, замедляющие реакции, называются ингибиторами. Биологические катализаторы называются ферментами. Катализаторами служат синтетические алюмосиликаты, металлы платиновой группы, серебро, никель и др …   Большой Энциклопедический словарь

  • Катализаторы — вещества, ускоряющие химические реакции (ср.: ингибиторы замедлители реакций). Биологические К. называются ферментами. Наиболее распространенными К. являются: синтетические алюмосиликаты, металлы платиновой группы, серебро, никель и др …   Российская энциклопедия по охране труда

  • КАТАЛИЗАТОРЫ КЧ (КЦ) — катализаторы, применяемые в составе песчано смоляных смесей при изготовлении стержней в нагреваемой оснастке с карбамидофурановыми смолами марок: КФ 90 (Катализатор КЧ 41), КФ 40 (Катализатор КЦ 32), КФ 35 (Катализатор КЦ 51). Жидкости темно… …   Металлургический словарь

  • Катализаторы —         вещества, изменяющие скорость химических реакций посредством многократного промежуточного химического взаимодействия с участниками реакций и не входящие в состав конечных продуктов (см. Катализ). К. повсеместно распространены в живой… …   Большая советская энциклопедия

  • Катализаторы — Катализатор вещество, ускоряющее реакцию, но не входящее в состав продуктов реакции (Химическая энциклопедия). Количество катализатора, в отличие от других реагентов, при реакции не изменяется. Обеспечивая более быстрый путь для реакции,… …   Википедия

  • КАТАЛИЗАТОРЫ — в ва, изменяющие скорость хим. р ции или вызывающие ее, но не входящие в состав продуктов. Различают К. гомог. и гетерог. катализа. Типичные К. для гомог. катализа протонные и апротонные к ты, основания, нек рые комплексы металлов, для… …   Химическая энциклопедия

  • катализаторы — вещества, ускоряющие химические реакции. Вещества, замедляющие реакции, называются ингибиторами. Биологические катализаторы называются ферментами. Катализаторами служат синтетические алюмосиликаты, металлы платиновой группы, серебро, никель и др …   Энциклопедический словарь

  • Катализаторы — (см. Катализ) вещества, как правило, ускоряющие (в противоположность ингибиторам) скорость химических реакций. Катализаторы не смещают равновесие, а изменяют скорости прямой и обратной реакций, способствуют скорейшему достижению равновесия.… …   Начала современного естествознания

  • КАТАЛИЗАТОРЫ — в ва, изменяющие скорость хим. реакции. Обычно К. наз. лишь ускорители реакций, замедлители наз. ингибиторами. Биол. К. наз. ферментами. К. играют огромную роль в технике и природе (см. Катализ) …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • КАТАЛИЗАТОРЫ — в ва, ускоряющие хим. реакции. В ва, замедляющие реакции, паз. ингибиторами. Биол. К. наз. ферментами. К. служат кислоты и основания, синтетич. алюмосиликаты, металлы платиновой группы, серебро, никель и др …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • Катализаторы — Что такое Катализаторы?

    Примерно 90% объема современного химического производства основано на каталитических процессах.

    Катализаторы — вещества, изменяющие скорость химической реакции и не входящие в состав конечных продуктов.
    См. Спецпроект Neftegaz.RU «Национальный продукт: Отечественные катализаторы».

    Катализаторы обеспечивают энергетически менее затрудненные пути реакции, что позволяет эффективно использовать сырье.

    Катализ — это ускорение химических реакций под действием малых количеств веществ (катализаторов), которые сами в ходе реакции не изменяются.

    Они широко используются при переработке нефти, получении различных продуктов, создании новых материалов (например, пластмасс).

    Примерно 90% объема современного химического производства основано на каталитических процессах.

    Катализаторы позволяют превратить низкосортное сырье в высокоценные продукты.

    Без катализаторов невозможно обеспечить производство моторных топлив для двигателей экологического стандарта «Евро-5» и выше.

    Например, в каталитическом крекинге — одном из ключевых процессов, обеспечивающих увеличение выхода светлых нефтепродуктов (особенно бензина), самое главное действие катализатора — расщепление больших углеводородных молекул на более мелкие с высоким октановым числом.


    Гидрокрекинг в свою очередь — процесс получения высококачественных керосиновых и дизельных дистиллятов из тяжелого газойля вакуумной перегонки и вторичных процессов. 

    Он также позволяет получить высококачественную основу базовых масел, близкую по эксплуатационным характеристикам к синтетическим. 

    Иначе говоря, это каталитический крекинг в присутствии водорода — где сочетание водорода, катализатора и соответствующего режима процесса позволяют провести крекинг низкокачественного легкого газойля и добиться получения высококачественных основ для широкого ассортимента товарных смазочных масел. 

    Катализаторы здесь играют важную роль: они активно взаимодействуют с водородом, благодаря им идет сам крекинг и происходит образование изопарафинов.

    Гидроочистка является наиболее крупнотоннажным каталитическим процессом в нефтепереработке. 
    В процессе гидроочистки понижается содержание серы в топливе. 
    Эффективность гидроочистки зависит от активности катализаторов, температурного режима и качества сырья.  
    И повышение эффективности процесса требует использования новых типов катализаторов.

    Требования к катализаторам:

    • постоянная высокая каталитическая активность, 
    • селективность, 
    • механическая прочность, 
    • термостойкость, 
    • устойчивостью к действию каталитических ядов, 
    • большая длительность работы, 
    • легкая регенерируемость, 
    • необходимые гидродинамические характеристики, 
    • невысокая стоимость. 

    Активность определяется скоростью реакции, отнесенной к единице объема или массы катализатора и зависит от его хим. состава.
    Формирование свойств катализатора происходит во время его приготовления и во время эксплуатации, поэтому метод приготовления катализатора должен учитывать возможность образования активных центров в условиях катализа. Во многих случаях активность промышленных катализаторов увеличивают добавлением промоторов (сокатализаторов).

    Селективность изменяется из-за изменения электронных свойств и окружения активных центров катализатора (эффект лиганда).

    В реакциях сложных органических молекул большое значение имеет преимущественное образование продукта, близкого по своей форме и размерам к размерам микропор катализатора.

    В сложных многостадийных реакциях применяют многофазные многокомпонентные катализаторы, селективность которых выше благодаря тому, что каждая стадия сложной реакции ускоряется своим компонентом катализатора. Селективность катализатора зависит также от его пористости, размера зерен и характера их укладки.

    Термостойкость катализаторов  важна для первых по ходу реагента слоев катализаторов в экзотермических реакциях, когда выделение тепла может вызвать рекристаллизацию и дезактивацию катализаторов.

    Для предотвращения рекристаллизации катализаторы наносят на термостойкие носители.

    Устойчивость катализатора к действию ядов каталитических определяется спецификой их взаимодействия с катализатором.

    Металлические катализаторы отравляются соединениями кислорода (Н2О, СО), серы (H2S, CS2 и др.), N, Р, As и другими веществами, образующими более прочную химическую связь с катализатором, чем реагирующие вещества.

    На оксидные катализаторы действуют те же яды, однако оксиды более устойчивы к отравлению.

    В процессах крекинга, риформинга и других реакций углеводородов катализаторы отравляются в результате покрытия их слоем кокса.

    Кроме того, катализаторы могут дезактивироваться из-за механического покрытия поверхности пылью, которая вносится извне или образуется при катализе.

    Приготовление катализаторов

    Катализаторы с развитой удельной поверхностью распространение получил метод осаждения из водных растворов солей с последующим прокаливанием образующихся соединений.

    Так получают многие оксиды металлов. При этом лучше использовать водный раствор NH3, потому что отпадает необходимость отмывки осадка от щелочных металлов.  

    Охлажденный катализатор дробят, просеивают и восстанавливают азотно-водородной смесью в колонне синтеза.

    Для получения правильной геометрической формы зерен катализатора используют специальные формовочные машины.

    Цилиндрические гранулы получают экструзией (выдавливанием) влажной массы с помощью массивного винта (шнека) через отверстия нужного диаметра, после чего разрезают полученный жгут на отдельные цилиндрики, которые 

    закатываются в сферические гранулы в специальных грануляторах.

    Плоские цилиндрические таблетки получают прессованием сухого порошка на таблеточных машинах

    Явление — изменение — скорость — реакция

    Явление — изменение — скорость — реакция

    Cтраница 2

    Вещества, не расходующиеся в результате протекания реакции, но влияющие на ее скорость, называются катализаторами. Явление изменения скорости реакции под действием таких веществ называется катализом.
     [16]

    Вещества, не расходующиеся в результате протекания реакции, но влияющие на ее скорость, называются катализаторами. Явление изменения скорости реакции под действием таких веществ называется катализом. Реакции, протекающие под действием катализаторов, называются каталитическими.
     [18]

    Вещества, пе расходующиеся в результате протекания реакции, но влияющие на ее скорость, называются катализа торами. Явление изменения скорости реакции под действием таких веществ называется катализом. Реакции, протекающие под действием катализаторов, называются каталитическими.
     [19]

    Вещества, ускоряющие или замедляющие химические реакции, называются катализаторами. Явление изменения скорости реакции под влиянием катализаторов называется катализом. Катализаторы к концу реакции остаются химически неизменными. Катализатор не влияет на состояние равновесия, а лишь изменяет скорость, с которой это состояние достигается. Количество катализатора, изменяющего скорость реакции, обычно очень невелико.
     [20]

    Вещества, которые изменяют скорость реакции, но сами после реакции остаются в количественном и химическом отношении без изменения, называются катализаторами. Явление изменения скорости реакции под влиянием катализатора называется катализом.
     [21]

    Вещества, не расходующиеся в результате протекания реакции, но влияющие на ее скорость, называются катализаторами. Явление изменения скорости реакции под действием таких веществ называется катализом. Реакции, протекающие под действием катализаторов, называются каталитическими.
     [23]

    Наиболее мощным средством интенсификации химических реакций является применение катализаторов, т. е. веществ, которые ускоряют химические реакции, но не испытывают химические превращения в их результате. Явление изменения скорости реакции под воздействием катализаторов называется катализом.
     [24]

    Вещества, не расходующиеся в результате протекания реакции, но влияющие на ее скорость, называются катализаторами. Явление изменения скорости реакции под действием таких веществ называется катализом. Реакции, протекающие под действием катализаторов, называются каталитическими.
     [25]

    Катализатор — это вещество, в присутствии которого изменяется скорость химической реакции. Явление изменения скорости реакции, вызываемое катализатором, называют катализом, а реакцию — каталитической. Большое распространение получили катализаторы, находящиеся в твердом состоянии. Они имеют множество внутренних пор.
     [26]

    Вещества, не расходующиеся в результате протекания реакции, но влияющие на ее скорость, называются катализаторами. Явление изменения скорости реакции под действием таких веществ называется катализом. Реакции, протекающие под действием катализаторов, называются каталитическими.
     [27]

    Катализом называется явление изменения скорости реакции под воздействием небольших добавок специфических веществ, количество которых в ходе реакции не изменяется. В каталитических процессах скорость основной реакции может и увеличиваться и уменьшаться. В соответствии с этим каталитическое действие может быть положительным и отрицательным. Вещества, ускоряющие реакцию, называются катализаторами, а замедляющие — ингибиторами.
     [29]

    Страницы:  

       1

       2

       3




    Немецкая премия будущего — 2010: проект №3 — экспресс-тестирование катализаторов | Научные открытия и технические новинки из Германии | DW

    Все мы, видимо, еще в средней школе узнали о том, что существуют вещества, ускоряющие химические реакции, но сами в них не участвующие и не входящие в состав конечных продуктов, и что эти вещества называются катализаторами. Примечательно, что в китайском языке катализатор и сваха обозначаются одним и тем же иероглифом: они действительно выполняют сходную посредническую функция.

    Без катализа — «и не туды, и не сюды»

    Правда, сегодня слово «катализатор» у большинства ассоциируется, как правило, с устройством, расположенным в выхлопной трубе автомобиля и предназначенным для снижения токсичности отработавших газов.

    Между тем, без катализаторов было бы невозможно и само наше существование, потому что едва ли не все биохимические реакции в живом организме протекают только в присутствии ферментов, то есть биологических катализаторов. И современная промышленность тоже остро нуждается в катализаторах: достаточно сказать, что от 80 до 90 процентов всей продукции химической отрасли производится с их помощью. Без катализаторов мы не получили бы ни капли бензина, ни крупицы удобрений. Многие производственные процессы были бы без них вообще невозможны, а все остальные потребовали бы значительно более высоких энергозатрат.

    С одной стороны, катализаторы позволяют осуществлять реакции при более низких температурах и давлениях, с другой стороны, они обеспечивают получение максимального количества конечного продукта. Мировой рынок катализаторов оценивается в 10 с лишним миллиардов евро, а создаваемая за счет катализа добавленная стоимость — еще в 100 или даже в 1000 раз выше. Недаром исследования в области катализа удостоились уже многих Нобелевских премий по химии — в частности, и в нынешнем году.

    Последовательные тесты — это неэффективно

    Проблема в том, что поиск катализаторов, наиболее подходящих для той или иной химической реакции, то есть таких, которые способны обеспечить ее наиболее эффективное протекание, — дело само по себе сложное, долгое и энергоемкое. Вернее, было таковым. Потому что инновация, представленная теперь на соискание Немецкой премии будущего, позволяет решать эту задачу в 100 раз быстрее, чем до сих пор.

    Систему экспресс-тестирования химических веществ на их пригодность в качестве катализаторов разработали Ферди Шют (Ferdi Schüth), директор Института по изучению углерода Общества имени Макса Планка в Мюльхайме-на-Руре и двое научных сотрудников компании hte (High Throughput Experimentation Company) в Гейдельберге — Дирк Демут (Dirk Demuth) и Вольфрам Штихерт (Wolfram Stichert).

    «Обычно катализатор представляет собой некий твердый материал в форме порошка или гранулята, — поясняет профессор Шют. — Раньше испытания выглядели так: катализатор омывался реакционной средой — например, каким-то жидким раствором или газовой смесью. По прошествии определенного времени — это могли быть и часы, и дни, и даже недели, в зависимости от того, о какой реакции шла речь, — исследователь анализировал продукты реакции и таким образом выяснял, насколько эффективным был данный катализатор. Затем он проводил такой же эксперимент со следующим кандидатом в катализаторы, и так далее».

    Позаимствовали и усовершенствовали…

    Понятно, что такое последовательное тестирование может занять месяцы, а то и годы. Ученые, выдвинутые теперь на соискание Немецкой премии будущего, решили попробовать осуществить несколько таких тестов параллельно. И преуспели. На сегодняшний день созданная ими система позволяет испытывать одновременно и в строго одинаковых условиях 625 кандидатов в катализаторы. Ключевым элементом установки является блок с множеством тонких трубочек, в которые подается реакционная среда. В каждый из канальцев помещается гильза с одним из испытуемых веществ. Анализируя составы смеси на выходе, система определяет, какое из веществ оказалось наиболее эффективным катализатором.

    Сама по себе эта идея — запустить в одной компактной системе десятки или даже сотни химических реакций параллельно — уже давно нашла применение в фармацевтической промышленности: таким образом там испытывают различные субстанции на пригодность в качестве лекарственных препаратов или биологически активных компонентов.

    Однако тестирование кандидатов в катализаторы связано с особыми трудностями — достаточно упомянуть высокие температуры протекания реакций, обычно составляющие несколько сот градусов Цельсия. Поэтому от разработчиков потребовалось немало изобретательности и выдумки, чтобы справиться с этими трудностями. Им пришлось разработать новые средства высокоскоростного измерения и химического анализа, новые устройства прецизионного поддержания заданных параметров реакций, новое программное обеспечение для компьютерной обработки результатов.

    С тех пор, как это инновационное оборудование впервые появилось на рынке, прошло 10 лет. За это время суммарный оборот компании hte составил уже 100 миллионов евро, а количество ее сотрудников превысило 160 человек.

    Автор: Владимир Фрадкин
    Редактор: Дарья Брянцева

    А. вещества, ускоряющие химические реакции, но вконце остающиеся химическими неизмененными — FINDOUT.SU

    А.эндотермическая реакция

    3. Укажите тип реакции:2SO2+O2v2o5→2SO3

    А.каталитическая реакция

    4. Экзотермическая реакция:

    А. Cu(OH)2+H2SO4→CuSO4+2H2O+Q

    5. Основатель квантовой меаникик (процесс названный в его честь):

    А. В.Паули

    6. Дайте определение катализаторам:

    А. вещества, ускоряющие химические реакции, но вконце остающиеся химическими неизмененными

    7. Ингибиторы – это

    А. вещества, замедляющие химические реакции

    8. Каталитическая реакция

    А. реакции, протекающие с помощью катализаторов

    9. В организме роль катализаторов играют:

    А. ферменты, гармоны, витамины

    10. Ученый, который исследовал кинетические реакции:

    А. Вант-Гофф

    11. Основатель учения термохимии:

    А. А.Лавуазье

    12. C6H5OH+7O2→продукты, образующиеся в результате реакции:

    А. 6CO2+3H2O+Q

    13. 3C6H5OH+FeCl3→продукты, образующиеся в результате реакции:

    А. (C6H5O)3Fe+3HCl

    14. Эндотермическая реакция?

    А. 2HgO=2Hg+O2-Q

    15. Типы химических реакции (по составу и количеству реагентов и продуктов):

    А. разложение, соединение, обмен, замещение

    16. Не вступают в реакцию обмена:

    А. простые вещества

    17. Тип реакции Fe+CuCl2=FeCl2+Cu

    А. замещение

    18. Тип реакции: HNO3+KOH=KNO3+H2O

    А. обмен

    19.Определите тип реакции: сульфат меди+железо:

    А. замещение

    20. Определите тип реакции: аммиак+кислота

    А. соединение

    21. Химическая реакция:

    А. горение полиэтилена

    22. Определите тип реакции: В хлорид ртути поместили кусочек меди

    А. замещение

    23. Типы химических реакции (по составу и количеству реагентов и продуктов):

    А. 4

    24. Термохимическая реакция:

    А. реакция, протекающая с выделением или поглощением теплового эффекта

    25. Реакция, протекающая с выделением энергии (тепла)

    А. экзотермическая

    26. Вещества, которые замедляют скорость химических реакции:

    А. ингибиторы

    27. Процесс катализа, где катализатор и реагирующие вещества являются в одном агрегатном состоянии:

    А. гомогенная

    28. Процесс катализа, где катализатор и реагирующие вещества являются в разных агрегатных состояниях:

    А. гетерогенные

    29. Прибор, измеряющий интенсивность цвета в какой-либо цветовой модели:

    А. колориметр

    30. Виды термохимических реакции:

    А. 2

    31. Растворы состоят:

    А. из растворителя и растворенного вещества

    32. Общая формула определения массовой доли раствора:

    А. W=

    33. Виды растворов:

    А. тонкодисперсные и грубодисперсные

    34. Ионы образовавщиеся в результате диссоциации MgCl2

    A. Mg2++2Cl

    35. Ученый, открывший закон пропорциональной зависимости объема газа от абсолютной температуры при постоянном давлении:

    А. Гей-Люссак

    36. В результате диссоциации какого вещества образуется ион SO42-

    А. (NH4)2SO4

    37. В результате диссоциации какого вещества образуется ион NO3

    A. NaNO3

    38. Осмос это:

    А. процесс односторонней диффузии через полупроницаемую мембрану молекул растворителя в сторону большей концентраци растворенного вещества из объема с меньшей концентрацией растворенного вещества

    39. Ученый, изучивший выделение и поглошение теплоты при образовании растворов:

    А. М.Ломоносов

    40. Растворы состоят:

    А. из растворителя и растворенного вещества

    41. Элемент который придает красный цвет крови:

    А. гемы которые имеют атомы ІІ валентного железа в гемоглобине

    42. Химический символ кальция

    А. Са

    43. Формула оксида кальция:

    А. СаО

    44. Оксид с элементом валентностью VI:

    А. CrO3

    45. Элемент с переменной валентностью:

    А. Cr

    46. Э→ЭО→ЭО2 ряд который соответствует схеме:

    А. С→СО→СО2

    47. Неправильное название соли:

    А. Fe(NO3)2-нитрит железа (ІІ)

    48. 5Н2 что означает:

    А. пять молекула водорода

    49. Биогенные элементы:

    А. элементы, входящие в состав живого организма

    50. Виды биогенных элементов:

    А. макро, микро, ультрамикро элементы

    51. О, С, N, H – это:

    А. макроэлементы

    52. Роль Na и K в организме человека:

    А. регулирует обмен веществ

    53. Сели у человека вес 70кг, то в организме масса  Na и K:

    А. Na 60г – К 160г

    54. Недостаток Na в организме приводит:

    А. к нарушению нервной системы

    55. Недостаток йода в организме приводит к болезни:

    А. щитовидной железы

    56. Биогенный элемент (металл) присутствует в костях и зубах:

    А. кальций

    57. Металл который придает крови красный цвет:

    А. железо

    58. Жизненоважный элемент, который входит в состав морской капусты, а также ламинарии:

    А. йод

    59. Недостатке какого элемента приводит к кариесу:

    А. фтор

    60. Метал VIIIB группы который распространен в природе, в наибольшем количетсве:

    А. железо

    61. Какой орбиталью заканчивается биогенные элементы:

    А. S, P, d

    62. Валентность биогенного элемента углерода «С»

    А. ІІ, ІV

    63. Виды биогенных элементов:

    А. І

    65. Недостаток натрия в организме:

    А. А.Вернер

    67. Комплексные соединения:

    А. хлорид аммония

    69. Название формулы: K[Pt(NH3)Cl3]

    А. комплексообразователь

    71. Внешняя сфера: Na[Al(OH)4]

    А. Na

    72. Название лиганды: [Cu(H2O)4]SO4•H2O

    A. H2O

    73. Название комплексного соединения: K[Pt(NH3)Cl3]

    А. внешняя сфера

    75. Название комплексного соединения: K2[Al(C2O4)3]

    А. лиганда

    79. Название лиганд которые встречаются в виде ионов:

    А. хлоро, циано, сулбфито

    80. Комплексное соединение с лигандой: NH3

    А. [Cu(NH3)4]SO4

    81. Комплексообразователь: Na[Al(OH)4]

    A. Na

    82. Координационное число: [Cu(H2O)4]SO4 H2O

    А. 4

    83. Элемент внешней сферы: K[Pt(NH3)Cl3]

    А. калий

    84. Название формулы: K3[Al(C2O4)3]

    А. Ф.Кекуле

    87. Реакция ОВР: ?

    А. С02→С+4О2-2

    88. Металл у которого в соединениях степень окисления +3:

    А. алюминий

    89. Чему равна степень оксиления, если атом не принимает и не отдает электроны:

    А. 0

    90. К чему равна степень окисления у щелочных металлов (Na, Li, K, Rb, Cs)

    А. +1

    91. К чему степень окисления у щелочноземельных металлов (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra)

    А. +2

    92. Чему равна степень окисления бора и алюминия:

    А. +3

    93. Чему равна степень окисления кислорода в пероксидах. H2O2 Na2O2 BaO2

    А. -1

    94. Степень окисления серы в соединениях: Al2(SO4)3

    А. +6

    95. Назовите реакцию в которых частицы (атомы, молекулы, ионы) одних реагентов проявляют окислительные, других-восстановительные свойства:

    А. окисление

    99. S0+2e=S2- название процесса:

    А. восстановление

    100. Назовите вещества, атомы или ионы которых присоединяют электроны:

    А. восстановитель

    101. Самая низкая степень окисления Cl

    А. -1

    102. Общая сумма коэффициентов в схеме ОВР: H2O2+KJ+H2SO4→J2+K2SO4+H2O

    А. 8

    103. Степень окисления фтора NaF

    А. -1

    104. Степень окисления хрома: K2Cr2O7

    А. +6

    105. Вещества, атомы или ионы которых присоединяют электроны называются – восстановителями, а как называются вещества атомы или ионы отдают электроны:

    А. окислитель

    106. Ученый, который открыд теорию окислительно-восстановительных реакции:

    А. 0

    109. Степень окисления алюминия:

    А. +3

    110. Чему равна степень окисления кислорода в пероксидах: H2O2 Na2O2 BaO2

    А. -1

    111. Степень окисления серы в соединениях: Al2(SO4)3

    А. +6

    112. Назовите реакцию в которых частицы (атомы, молекулы, ионы) одних реагентов проявляют окислительные, других-восстановительные свойства:

    А. адсорбция

    114. Процесс синерезис:

    А. выделение воды от геля

    115. Пример синерезиса:

    А. сыворотка с маслом

    116. Лекарственное вещество употребляемое в медицине:

    А. активированный уголь

    117. 1 грамм активированного угля может адсорбировать сколько м2:

    А. 300-1000

    118. Процесс поглошение поверхностным слоем:

    А. десорбция

    119. Граница адсорбции:

    А. Б

    120. Ученый, который предложил применять активированный уголь от ядовитых газов:

    А. Н.Д.Зелинский

    121. Ученый, определивший адсорбирующее свойтсво уголя и применивший для очистки этилового спирта:

    А. Т.Е.Ловиц

    122. В результате использования активированного уголя придкмали:

    А. противогаз

    123. Приведите примеры на вид растворов «эмульсия»:

    А. вода и соль

    125. Приведите примеры на вид растворов «коллоидные»:

    А. яичный белок

    126. Назовите процесс.

    А. явление осмоса

    127. Истинные растворы.

    А. навыподает в осадок

    128. Характерные свойтсва коллоидных растворов:

    А. прзрачность

    129. Назовите вещество в коллоидной химии с дисперсной системой с жидкой или газообразной дисперсной системой:

    А. гель

    130. Уменьшение поверхностного натяжения возможно за счет притяжения к поверхности молекул из окружающей среды. Стремление к сокращению площади поверхности коллоидных частиц выражается в самопроизводном слипании мелких частиц в более крупные. Это явление называется:

    А. коагуляция

    131. Пример геля:

    А. мармелад

    132. Диаметр истинных растворов:

    А. меньше 1 нм-ра

    133. Размеры частиц в коллоидных растворах:

    А. 1-100 нм

    134. Оптический эффект, рассеивание света при прохождении светового пучка через оптически неоднородную среду. Обычно наблюдается в виде светящегося конуса, видимого на темном фоне:

    А. эффект тиндаля

    135. Реакция для получения ВМС:

    А. полипропилен

    138. (-СН2-Сн2-)n полимер который состоит из этого мономера:

    А. полиэтилен

    139. Полиэтилен применяется:

    А. в качестве электроизоляционного материала, изготовление пленок в качестве упаковочного материала, изготовление легкой небьющейся посуды, шлангов и трубопроводов для химической промышленности:

    140. Назовите группу атомов чередующихся в цепи с определенной периодичностью:

    А. чередующися звено

    141. Число, которое показывает сколько мономера входит в макромолекулу:

    А. n степень полимеризации

    142. Виды высокомолекулярных соединении (ВМС)

    А. целлюлоза

    144. Вид пластмассы (легкий, теплосохраняемый, звукоизолирующий материал):

    А. капрон

    147. Ученый, который впервые синтезировал синтетическую каучук:

    А. С.В.Лебедев

    148. Полимеры –

    А. сложные вещества с большими молекулярными массами, молекулы которых состоят из большого числа регулярно или нерегулярно повторяющихся структурных единиц одного или нескольких типов.

    149. По структуре макромолекулы полимеров могут быть:

    А. С.В.Лебедев

     

                                                                                 ІІ-ой семестр

    А. А.М.Бутлеров


    7. Валентность углерода в органических соединениях:

    А. IV


    8. Химические формулы, в которых отображен порядок соединения атомов в молекулах:

    А. структурнаяформула


    9. -С-С-С-С-тип цепи:

    А. прямая

     

    10.Какое вещество соответствует названию: 2 — хлор-3-метилпентан:

    А. С –С(Cl) – С(CH3) – С – С               

    11.Вещества, сходные по строению, а следовательно, и по химическим свойствам и отличающиеся друг от друга по составу на одну или несколько групп – СН2, называются:

    А. гомологами


    12. Вещества, имеющие одинаковый состав, но различное химическое строение и обладающие потому разными свойствами, называются:

    А. изомерами


    13. Этанол и диметиловый эфир относятся какому виду изомерии:

    А. межклассовая


    14.Первый представитель алканов:

    А. метан


    15. Если в молекуле нет циклической цепи атомов углерода:

    А. ациклические


    16.Если в молекуле имеется циклическая углеродная цепь:

    А. карбоциклические                                                                                    


    17. Если гетероатомы расположены в циклической цепи, то соединение называется:

    А. гетероциклическим

    18. К ациклическим углеводородам относятся:

    А.предельные и непредельные


    19. Карбоциклическим углеводородам относятся:

    А. алициклические и ароматические


    20. Предельные и непредельные углеводороды относятся:

    А. ациклическим

    21. К насыщенным углеводородам относятся:

    А. алканы


    22. Связь между атомами углерода в насыщенных углеводородах:

    А. одинарные


    23.Какие углеводороды называются алканами?

    А. Предельные УВ с общей формулой СnH2n+2

    24.Какие вещества называются гомологами?

    А.Олефины


    26.Реакция присоединения водорода называется:

    А. Гидрированием


    27.Частицы с одним неспаренным электроном, обладающие высоким запасом энергии, называются:

    А. Радикалами


    28. Формула этана:

    А. С2Н6


    29. Формула пропана:

    А. С3Н8


    30.Суффикс алканов:

    А. -ан


    31.Суффикс алкилов:

    А. -ил


    32.Символ радикала:

    А. R


    33.пента это:

    А. «пять»


    34.гекса это:

    А. «шесть»


    35. Алканам свойственна реакция:

     А. замещение


    36.Гидрирование:

    А. + Н2


    37. Гидратация:

    А.+Н2О


    38. Горение:

    А.+ О2


    39. Галогенирование:

    А.+СІ2

    40.УВ с замкнутой цепью:

    А. Циклоалканы


    41. Общая формула циклоалканов:

    А. СnH2n                                                                                  


    42.СnH2n эта формула:

    А. циклоалканов


    43. Формула циклопропана:

    А. С3Н6


    44.Алкены это-

    А. Соединения, в молекулах которых имеется одна двойная связь между атомами углерода;

    45.Первый член гомологического ряда:

    А.этен или этилен            


    46. Формула этена:

    А. С2Н


     

    Реакционная способность спиртов и фенолов.

     

    47. Какой радикал у одноатомных спиртов?

     

    А. OH


    48. Какой суффикс у одноатомных спиртов?

     

    А. ол


    49. Химическая формула метанола.

     

    А. CH3OH


    50. Общая формула одноатомных спиртов.

     

    А. CnH 2n+1 OH

     

    Реакционная способность тиолов и аминов.

     

    51.С этиламином реагирует

    А. Н2О


    52.Анилин не используется для получения

    А. Полиэтилена


    53.При взаимодействии анилина с избытком бромной воды образуется  

    А. 2,4,6-триброманилин

    54. На схеме изображено строение:

    А. Схема строения ДНК.


    55. Реакцию восстановления нитробензола в 1842 году открыл:

    А. Н. Н. Зинин.


    56. Амины обладают:

    А. основными свойствами.


    57. Аминокислоты реагируют со спиртами с образованием

    А. сложных эфиров.


    58.Формула анилина

    А. C6H5NH2

    59.Кроме углекислого газа при горении метиламина образуется

    А. азот и вода


    60.Наиболее выражены основные свойства

    А. (CH3)2NH


    61.Если общая формула органических веществ , то это класс

    А. аминов


    62.Формула диметилэтиламина

    А. CH 3 — N — CH 3

             I

            C 2 H 5

     

    63. Не относится к аминам

                O

              //

    А. CH 3 — C

              \

               NH 2

    64.Функциональная группа первичных аминов

    А. –NH2


    65. При восстановлении нитросоединения образуется

    А. амин


    66.При взаимодействии солей аминов со щелочами образуются

    А. амины


    67.Формула амина

    А. C3H7NH2


    68.Промышленный способ получения анилина

    А. Реакция Зинина


    69.Для анилина характерна реакция

    А. C6H5NH2+ HCl→

    70. Амин — это

    А. Азотсодержащее органическое соединение

    71.Название вещества CH3─CH─CH2─CH3

                                                │

                                                NH2

    А. 2-аминобутан


    72. Анилин образует соль с

    А. HCl


    73.При полном сгорании метиламина на воздухе образуется

    А. N2,H2O,CO2


    74.С этиламином реагирует

    А. HNO3


    75.Аминокислоты не могут реагировать:

    А. С предельными углеводородами.

    76.Органические вещества с общей формулой R-CH-COOH относятся к

                                                                                    |

                                                                                   NH2

    А. Аминокислотам.


    77.Аминокислоты не взаимодействуют с

    А. Циклоалканами.

    78.Формула аминокислоты:

               

    А . HOOC – CH2 –CH – COOH

                               |

                             NH 2

               

     

    79. На рисунке изображена структурная формула молекулы какого вещества?

    А. 5


    81.Биполярный ион аминокислоты образуется при:

    А. Внутренней нейтрализации
    82.Аминокислоты – амфотерные соединения, так как:

    А.амины


    86. Путем добавления какого окончания к названию радикалов образуется названия аминов:

     

    А.–амин


    87. Промышленный способ получения анилина основан на реакции
    А. восстановления (реакция Зинина)

    88. Анилин взаимодействует с веществами:

     

    А.Br2


    89. В отличиHYPERLINK https://testing.mc.tarazinfo.kz/mc/testcreator/forms/edit_test_html?id_subject=103&id_unit=1424&id_theme=4517&id_quest=117862е HYPERLINK «https://testing.mc.tarazinfo.kz/mc/testcreator/forms/edit_test_html?id_subject=103&id_unit=1424&id_theme=4517&id_quest=117862″от других органических соединений при возгорании аминов выделяется:

     

    А. азот


    90. В зависимости от того, сколько атомов водорода замещено аминогруппой различают амины:

    А.первичные, вторичные, третичные


    91. Как называется группа –NH2-?

    А.аминогруппа


    92. Физические свойства анилина?

    А.все ответы верны

    93. Амины — производные аммиака, в котором атомы водорода замещены на

    А. углеводородные радикалы.

    94. Формула анилина

    А. C6H5NH2


    95. Физические свойства аминокислот

    А.амфотерные.


    97. Какую аминокислоту применяют при нервных заболеваниях:

    А.глицин

     

    Альдегиды и кетоны.

     

    98. Укажите окончание альдегидов

     

    А. аль


    99. Среди приведенных соединений выберите альдегиды.

     

    А. СH3COH


    100. Карбонильной называется группа

     

    А. COH


    101. Какие радикалы содержат альдегиды.

     

    А.Органические


    102. С какого альдегида начинается гомологический ряд.

     

    А. метаналь


    103. Сколько радикалов входит в состав кетонов.

     

    А. 2


    104. Как называется функциональная группа альдегидов:

    А.карбонил


     

    Карбоновые и дикарбоновые кислоты и их свойства.

     

    105. Формула муравьиной кислоты.

     

    А. HCOOH    


    106.В схеме изображено:

    А. COOH


    108. При кислотном гидролизе этилацетата образуются

     

    А.карбоксил


    114.Назовите карбоновую кислоту со следующей схематической формулой:

                                                                                                    О

                                                                                           І     \

                                                                                          С2Н5 ОН

    А. карбоксил


     

    Гетерофункциональные органические соединения. Гетерофункциональные производные карбоновых кислот.

     

    117. Пептидная группа атомов:

    А. — С — N -О Н.


    118. Связь между атомами углерода и азота:

    А.пептидная,


    119. Гетероциклическими называются такие соединения, в циклах которых наряду с атомами углерода содержатся и

    А. атомы другие элементов.


    120. В состав гемоглобина и хлорофилла входят:

    А. производные пиррола.

    121. Ядро пиридина содержится в молекулах витамина

    A.PP.

    122. Название вещества

    А. салициловая кислота

     

    123. Формула аспирина

    А. С9Н8О4

    124. Ацетилсалициловая кислота применяется в медицине в качестве

    А.окси-уксусная кислоты

    126. Кальциевая соль щавелевой кислоты применяется в медицине для количественного определения…

    А.Са в организме


    127. Гетерофункциональные органические вещества

    А. Аминокислоты.


    132.Вторичная структура белка обусловлена связью:

    А. Водородной.


    133. Белки никогда не содержат в своем составе элемент

    А. РЬ


    134.Группа атомов – CO – NH – входит в состав

    А. Белков


    135.В результате полного гидролиза белков образуются

    А. Аминокислоты.


    136.При нагревании белков в растворах кислот и щелочей происходит:

    А. Денатурация.


    137.Карбоксил и аминогруппа в белках связаны

    А.Пептидной связью.


    138.Вторичная структура белковой молекулы образуется благодаря

    А.Водородным связям 

    139.Наличие белков в пищевых продуктах можно определить с помощью:

    А. HNO3


    140.Желтое окрашивание возникает при действии на белок:

    А. HNO3

    141. Биуретовая реакция

    А. Белок + CuSO4 + NaOH     

    142.Цистеиновая раекция

    А.Белок + Pb(CH3COO)2 + NaOH     

    143. На рисунке изображена структурная формула молекулы, какого молекулярного вещества.

    А.водородным связям   

     

    Углеводы. Моносахариды, дисахариды. Полисахариды и их химические свойства.

     

    147.Моносахаридом является:

    А. Фруктоза


    148. Классификация углеводов по составу и строениям:

    А. 3


    149. Образующие вещества в результате фотосинтеза:

    А. глюкоза +кислород


    150. Глюкоза относится к какому виду:

    А. моносахариды


    151. Формула глюкозы

    А. С6Н12О6


    152. Глюкоза как спирт реагирует:

    А. с Cu(OH)2


    153. Цвет глюкозы:

    А.бесцветное                          


    154. Изомер глюкозы

    А. фруктоза


    155. Дисахарид:

    А. Сахарозам


    156. Изомер сахарозы

    А. Лактоза


    193. В результате гидролиза сахароза образует

    А. глюкоза+фруктоза


    157. Крахмал – это

    А.природный полимер


    158. В Таразе сахарный завод был открыт:

    А.1936 г


    159. Структура молекулы крахмала:

    А. Разветвленная


    160. Окончание углеводов:

     

    А. – оза


    А.эндотермическая реакция

    3. Укажите тип реакции:2SO2+O2v2o5→2SO3

    А.каталитическая реакция

    4. Экзотермическая реакция:

    А. Cu(OH)2+H2SO4→CuSO4+2H2O+Q

    5. Основатель квантовой меаникик (процесс названный в его честь):

    А. В.Паули

    6. Дайте определение катализаторам:

    А. вещества, ускоряющие химические реакции, но вконце остающиеся химическими неизмененными

    7. Ингибиторы – это

    Катализатор веществами — Справочник химика 21





        Среди многих факторов, влияющих на скорость химической реакции, особое значение придается катализаторам. Катализаторы — вещества, изменяющие скорость химического процесса, но остающиеся после реакции в химически неизменном виде и первоначальном количестве. Катализ — явление изменения скорости химической реакции под действием катализатора. Различают автокатализ, катализ гомогенный и гетерогенный. [c.35]








        Большое влияние на скорость химической реакции оказывают катализаторы — вещества изменяющие скорость химической реакции и не входящие в состав конечных продуктов реакции. Явление, вызывающее изменение скорости химической реакции в присутствии катализаторов, называется катализом. Различают катализ го-могенный, гетерогенный и микрогетерогенный. [c.57]

        Существенное влияние на скорость химической реакции оказывают катализаторы — вещества, которые увеличивают скорость реакции, участвуют в ней, но остаются после окончания реакции в исходных количествах. Катализ — это ускорение химических процессов при помощи катализаторов. [c.28]

        Содержащиеся в различных количествах в разных нефтях металлы (ванадий и никель) и асфальто-смолистые отравляющие катализаторы вещества концентрируются в остатках от перегонки нефти. Изучение металлоорганических соединений, асфальто-смолистых веществ, продолжительности пробегов промышленных установок и отработанных катализаторов позволило модифицировать катализатор и технологическое оформление процесса гидрообессеривания нефтяных остатков. Оказалось, что в случае содержания суммы металлов в исходном остатке менее 25 млн-1 процесс можно проводить с высокими технико-экономическими показателями в реакторе со стационарным слоем катализатора одного вида, характеризующегося высокой гидрообессеривающей активностью и небольшой металлоемкостью. При содержании металлов 25-50 млн 1 более эффективно использование системы из двух видов катализаторов, причем первый должен обладать высокой металлоемкостью и невысокой гидрообессеривающей активностью. Другой катализатор должен быть высокоактивным в реакции гидрообессеривания. Последние достижения в области катализаторов и технологического оформления процесса позволяют получать из тяжелых нефтяных остатков низкосернистые котельные топлива, вырабатывать сырье для каталитического крекинга и производства низкосернистого кокса, решать задачу безотходной, экологически чистой переработки самых тяжелых нефтей с высоким содержанием металлов и асфальтенов. Однако для этого требуется резко улучшить технико-экономические показатели по сравнению с каталитическим крекингом понизить на целый порядок себестои- [c.194]

        Поверхностная адсорбция обусловливает механизм действия многих катализаторов. При адсорбции на активных центрах поверхности катализатора в молекулах адсорбируемого вещества происходит разрыв внутримолекулярных связей. Образовавшиеся при этом атомы легко взаимодействуют с другим адсорбированным на катализаторе веществом либо с веществом прилегающей фазы, образуя новое химическое соединение, [c.87]

        Общие понятия. Одним из наиболее распространенных методов ускорения химических реакций является катализ. Этот метод осуществляется при помощи катализаторов — веществ, резко увеличивающих скорость реакции, но не расходующихся в результате ее протекания. Катализаторы могут участвовать в образовании промежуточных продуктов реакции, но к концу взаимодействия они полностью регенерируются. Замедление реакций осуществляется при помощи ингибиторов (отрицательных катализаторов). [c.141]

        Активность катализатора может изменяться вследствие двух основных причин из-за старения катализатора, т. е. снижения активности с течением времени независимо от нагрузки реактора, и в результате отравления катализатора веществами, содержащимися в сырье или являющимися продуктами реакции. В последнем случае уменьшение активности катализатора зависит от нагрузки реактора. [c.121]

        Катализаторы со временем могут терять свою активность. Это объясняется тем, что обычно побочные химические процессы, в результате которых каталитически активный центр — атом, молекула, ион, каталитический центр на поверхности —блокируется, выводится из сферы реакции. Такими процессами могут быть реакции нейтрализации в кислотно-основном катализе, комплексообразования, когда катализатор в виде ионов комплексуется с определенными лигандами и выходит из сферы реакции реакции образования нерастворимых соединений и др. Потеря каталитической активности может быть обусловлена химическим распадом в результате термических или фотохимических процессов. Явления, когда активность катализатора резко уменьшается при прибавлении незначительных количеств некоторых веществ, иногда падая до нуля, называется отравлением катализаторов. Вещества, резко понижающие активность катализатора, называются каталитическими ядами. Сильное действие каталитического яда объясняется тем, что в большинстве каталитических процессов концентрация катализатора очень мала и для блокирования каталитических центров нужны незначительные количества каталитического яда. [c.622]

        Х-6. Вещество А и катализатор вводят раздельно в проточный реактор идеального смешения вещество А представляет собой диспергированную фазу, катализатор — сплошную. В присутствии катализатора вещество А распадается по реакции первого порядка в соответствии со следующей схемой  [c.322]








        Существуют также отрицательные катализаторы — вещества, которые умень-ш а ют скорость реакции. В этом случае присутствие катализатора исключает один из возможных без него путей и оставляет лишь более медленные, в результате чего реакция замедляется или даже практически полностью подавляется. [c.222]

        Для снижения образования этих загрязняющих поверхность катализатора веществ практика нефтепереработки выработала ряд рекомендаций, а именно  [c. 170]

        Обнаружено, что добавление к катализатору вещества, которое само по себе может и не обладать каталитическим действием, приводит иногда к значительному увеличению эффективности процесса. Такие вещества называют промоторами или активаторами. Например, железный катализатор синтеза аммиака содержит в качестве промоторов А Оз и К2О в количестве нескольких процентов. Здесь АЬОз является структурообразующей добавкой, а К2О — активирующей. [c.765]

        Очень большое влияние на скорость окислительно-восстановительных реакций оказывает введение катализаторов — веществ, способных в десятки и сотни раз увеличивать скорость реакций. Примеров каталитического ускорения химико-аналитиче-ских реакций известно очень много. Например, пероксид водорода окисляет иодид в растворе с очень небольшой скоростью  [c.114]

        Существует ряд веществ, которые способны увеличивать скорость какой-либо химической реакции, сами в этой реакции не расходуясь. Вещества, изменяющие скорость химической реакции, количество которых в результате реакции не изменяется, называют катализаторами. Отрицательные катализаторы — вещества, понижающие скорость реакции — называют ингибиторами. [c.270]

        Катализатор — вещество, которое вызывает или ускоряет протекание данной химической реакции. Катализатор не расходуется в самой реакции, которую ои катализирует, но может расходоваться или терять свою активность в результате побочных процессов. [c.9]

        Каталитическими называются реакции, протекающие с участием катализаторов — веществ, не входящих в стехиометрическое уравнение и остающихся после реакции химически неизменными. Катализаторы вступают в промежуточное химическое взаимодействие с участниками реакции, промежуточные вещества включаются в состав активного комплекса, а после реакции вновь выделяются. Катализаторы сильно влияют на скорость реакций, увеличивая ее в случае так называемого положительного катализа и понижая в случае отрицательного. Вещества, в присутствии которых скорость уменьшается, обычно называются ингибиторами. Иногда катализатором может быть один из продуктов реакции. Такая реакция называется автокаталитической. Например, восстановление окиси железа водородом [c.265]

        Катализаторы не сдвигают равновесные процессы влево или вправо, а лишь ускоряют его установление. Катализ может быть гомогенным и гетерогенный. При гетерогенном катализе реакция протекает на границе раздела фаз катализатор — вещество. [c.241]

        Все гипотезы о природе превращения углеродного вещества в алмаз при высоких давлениях и температурах в присутствии активирующих веществ можно условно подразделить на несколько видов. Согласно первой гипотезе активирующее вещество следует рассматривать как растворитель углерода без какого-либо каталитического эффекта (все перечисленные, как катализаторы, вещества являются в расплавленном состоянии хорошими растворителями углерода). Поскольку условия синтеза (р и Т) задаются такими, чтобы термодинамически устойчивой фазой был алмаз, химический потенциал его окажется меньше, чем графита Халрасплавленном металле меньше растворимости графита. Поэтому раствор станет недосыщенным по отношению к графиту и пересыщенным по отношению к алмазу, и тогда последний станет выкристаллизовываться. Преодоление энергетического барьера перехода графита в алмаз связывается с атомизацией углерода при образовании его раствора в металле без учета специфики межатомного взаимодействия. Достоинством этой гипотезы является то, что она основывается лишь на термодинамических закономерностях без привлечения данных о катализе, которые обычно не могут быть ясно сформулированы. Однако против нее имеется несколько серьезных возражений. Не все металлы, хорошо растворяющие углерод, являются ак- [c.135]

        Чрезвычайно широкое применение находит в химии и практически монопольное положение занимает в биологии способ проведения реакций, основанный на применении катализаторов — веществ, которые, будучи добавлены в реакционную смесь, способствуют переводу одного или обоих компонентов реакции в активные частицы, но в отличие от индукторов после совершения реакции возвращаются в исходное состояние. Один из типичных вариантов проведения реакции между А, и Аа с помощью катализаторов можно записать в виде [c.307]

        Влияние катализатора. Изменение скорости химической реакции в присутствии катализаторов, которые участвуют в реакции, но не входят в состав конечных продуктов, называют катализатором. Следовательно, катализатор — вещество, которое изменяет скорость реакции, но остается после нее химически неизменным. [c.25]

        Катализатор — вещество, увеличивающее скорость химической реакции, но в конечном итоге остающееся неизменным качественно п количественно. [c.373]

        Ионная полимеризация является также цепной реакцией, но осуществляется с помош.ью катализаторов — веществ, которые активируют мономер, переводя его в ионное состояние. Процесс ионной полимеризации также складывается из нескольких элементарных актов 1) инициирование — образование ионов 2) рост цепи 3) обрыв цепи. В первой стадии образуются ионы, содержащие либо положительно заряженный (катионная полимеризация), либо отрицательно заряженный (анионная полимеризация) атом углерода с последующей передачей по цепи положительного или отрицательного заряда.[c.450]

        Катализатор может изменяться и под влиянием внешних условий, в частности в результате изменения химического состава окружающей среды, что обеспечивает поступление в реакционную смесь новых, не участвующих в реакции, но взаимодействующих с катализатором веществ. Если случайно такое изменение приводит к ускорению реакции, то последняя пойдет в основном именно по этому пути. Произойдет отбор. Тем самым появляется движущая сила процесса изменения каталитической реакционной системы в сторону увеличения скорости реакции, которое обеспечивается увеличением активности катализатора послед-ляя же возрастает с усложнением его состава и структуры. [c.15]

        Неправильно. При каталитической реакции должен присутствовать катализатор-вещество, которое ускоряет химическую реакцию, но в конце реакции присутствует в той же самой форме, что и перед ее началом. Однако все вещества, указанные в рассматриваемом уравнении, претерпевают превращения  [c. 378]

        Для многих химических процессов требуется уменьшать скорость. В этих случаях используются ингибиторы (или отрицательные катализаторы) — вещества, замедляющие реакции. Ингибиторы широко применяются для защиты металлов от коррозии (разрушения). [c.28]

        Прежде всего необходимо обращать внимание на то, чтобы с реагентами или углеводородом не вводились ингибиторы реакции (например, кислород или, в случае фотохимической реакции без катализатора, вещества , ускоряющие образование хлористого сульфурила из SO2 и СЬ). [c.226]

        Карбоновые кислоты Органические соединения, содержащие группу -СООН Катализатор Вещество, ускоряющее реакцию, хотя и не расходуемое в этой реаки.ии Кагалитический конвертер Устройство, устанавливаемое на выхлопной системе автомобиля для снижения содержания вредных веществ в выхлопьсых газах [c.545]

        Принципиальные отличия жидкофазных реакций от газофазных проявляются тогда, когда поток реагентов становится двух- или многофазным, т. е. когда реакции на катализаторе протекают между жидкостью и газом или двумя несмешивающимися жидкостями. Здесь будем рассматривать только эти случаи, поскольку к однофазному потоку жидкости приложимы закономерности и уравнения, выведенные для газофазных гетерогенно-каталитических процессов. Для качественного рассмотрения таких процессов можно принять за основу сумму явлений, происходящих при газо-жидкостной реакции типа А -Ь В ->- С на твердом катализаторе, когда вещество А находится в газовой фазе, В — в жидкости, соответствующей таким реакциям, как гидрирование, алкилирование ароматики низшими олефинами и т. п. На рис. УП.14 эти процессы представлены в виде схемы. Газ А для того, чтобы достигнуть твердой поверхности, на которой протекает реакция, должен перейти из дисперсной (газовой) фазы в сплошную (жидкую), т. е. раствориться в ней. После этого газ А должен продиффундировать через систему капилляров в зерне катализатора и наконец сорбироваться на поверхности катализатора. Вещество В из жидкой фазы должно только продиффундировать через капилляры и затем сорбироваться на поверхности. Образовавшееся на последней вещество С должно десорбироваться и, продиффундировав через капилляры, выйти в объем жидкости или газа. [c.301]

        Полнота информации. Несмотря на значительные различия в качественном составе, объеме и условиях получения информации, необходимой для решения конкретной технологической задачи, можно отметить основные требования по полноте проведения экспериментов а) исследования должны охватывать по возможности широкую область изменения параметров, поскольку модели в большинстве случаев обладают плохими прогнозируюш,ими свойствами (особенно эмпирические) б) при определении составов продуктов химической реакции, ректификационной колонны, экстракции и т. д. необходимо по возможности идентифицировать каждый компонент смеси, поскольку это имеет принципиальное значение при проектировании химического производства и определяет структуру технологической схемы (выбор аппаратов, организацию рециклов, рекуперацию энергии и т. д.) объединение индивидуальных компонентов в групповые не должно производиться в эксперименте в) для повышения достоверности идентификации моделей необходимо иметь возможность прямого измерения промежуточных параметров процесса (например, концентрацию адсорбированных на поверхности катализатора веществ). Соответственно и методики обработки экспериментов должны учитывать эти возможности. [c.63]

        Прибавление к катализатору вещества, которое само по себе является каталитически недеятельным, может иногда сильно повысить активность катализатора. Такие вещества называются промоторами. Как правило, эффективность действия промотора зависит, от его количества максимальная активность катализатора наблюдается при определенном составе промотированных катализаторов. Пррмо-торы влияют на состояние поверхности катализатора — они способствуют сохранению активных мест на поверхности и изменяют их распределение по энергиям адсорбции. Промоторы добавляются к катализатору на соответствующей стадии его приготовления. Например, железный катализатор, применяющийся при получении водорода по реакции [c.429]

        Реакция идет с выделением тепла, т.е. экзотермическая однако энфгия активации достаточно велика и необходимо сначала нагреть реагенты, а водород подавать под давлением. Если не нагревать — реакция обытао идет медленно. Можно ее ускорить и без нагрева — в присутствии катализаторов — веществ, ускоряющих химические реакции, но не расходующихся при этом. Это происходит за счет понижения энергии активации в присутствии катализаторов (рис. 3.5). [c.82]

        Каталитическими процессами называю лро-цессы химического превращения, протекающие в присутствии катализаторов—веществ, которые не принимают видимого участия а процессе, но в действительности оказывают на него значительное влияние. Каталитическое действие сводится к ускорению или амедлению химического процесса. Некоторые химические процессы в отсутствие катализаторов протекают со скоростью, приближающейся к нулю катализаторы таких процессов фактически являются их 1юбудителями. [c.395]

        Скорость химической реакции может регулироваться с немощью катализатора. Вещество, изменяющее скорость химической реакции и остающееся после реакции в неизменном состоянии и количестве, называется катализатором. Изменение скорости химической реакции в присутствии катализаторов получило наввание катализа. [c.158]

        Увеличение активности катализатора часто наблюдается и при добавлении к катализатору веществ, которые сами по себе являются неактивными. Подобные веихества называются промоторами или активаторами. Так, каталитическая активность никелевого катализатора по отношению к реакции взаимодействия оксида углерода с водородом с образованием метана повышается в сотни раз при добавлении небольших количеств церия, а каталитическая активность 205 по отношеинго к окислению 50о также повышается во много раз при добавлении небольших количеств щелочи или сульфатов щелочных металлов, В настоящее время смешанные и [c.159]

        Согласно адсорбционной теории гетерогенного катализа, на поверх-кости катализатора происходит адсорбция, т. е. сгущение участвую- цих в реакции (одного или нескольких) газообразных или растворенных веществ. Сгущенные на поверхности катализатора вещества находятся как бы под большим давлением и в высокой концентрации, что само по себе уже способствует повышению скорости реакции. По этим не ограничивается действие катализатора. В результате взаимодействия отдельных атомов, составляющих молекулу реагирующего вещества, с атомами катализатора происходит ослабление нутримолекулярных сил в частицах реагирующих веществ, что приводит к активации их. Иногда при этом адсорбированные молекулы диссоциируют на отдельные атомы, отличающиеся большой химической активностью (водород на платине). [c.141]

        Рассматриваемая реакция интересна во многих отношениях. Прежде всего она дает пример протекающей в растворе цепной реакции процесс по первому уравнению создает цепь, процессы по обоим следующим участвуют в ее развертывании. Затем она может служить примером аутокаталитической реакции (VII I доп. 22). так как образующийся при ее протекании ион Г ускоряет весь процесс (что легко установить, добавив к исходной смеси немного KI). Наконец, на ней же удобно проследить действие так называемых отрицательных катализаторов — веществ, добавка которых в небольших количествах существенно уменьшает скорость реакций. Таким веществом является в данном случае Hg b. добавка которой к смеси заметно замедляет процесс. [c.333]

        Разложение ускоряется при освещении, нагревании, в присутствии катализаторов. Вещества, катализирующие разложение Н2О2—МпОг, порошкообразные металлы (Pt, Ag), оксиды и. соли d-элементов, уголь. [c.379]


    Катализ и катализаторы — Энциклопедия wiki.MPlast.by

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

    Одни катализаторы ускоряют реакцию (положительный катализ), другие – замедляют (отрицательный катализ). Отрицательный катализ называют ингибированием, а катализаторы, понижающие скорость химической реакции – ингибиторами.

    Различают гомогенный и гетерогенный катализ.

    Гомогенный катализ.

    При гомогенном (однородном) катализе реагирующие вещества и катализатор находятся в одинаковом агрегатном состоянии и между ними отсутствует поверхность раздела. Пример гомогенного катализа – реакция окисления SO2 и SO3 в присутствии катализатора NO (реагирующие вещества и катализатор являются газами).

    Гетерогенный катализ.

    В случае гетерогенного (неоднородного) катализа реагирующие вещества и катализатор находятся в различных агрегатных состояниях и между ними существует поверхность (граница) раздела. Обычно катализатор – твердое вещество, а реагирующие вещества – жидкости или газы. Пример гетерогенного катализа – окисление NN3 до NO в присутствии Pt (катализатор – твердое вещество).

    Механизм действия катализаторов

    Действие положительных катализаторов сводится к понижению энергии активации реакции Еа(исх), действие ингибиторов – противоположное.

    Так, для реакции 2HI = H2+I2 Еа(исх)=184 кДж/моль. Когда же эта реакция протекает в присутствии катализатора Au или Pt, то Еа(исх)=104 кДж/моль, соответственно.

    Механизм действия катализатора при гомогенном катализе объясняется образованием промежуточных соединений между катализатором и одним из реагирующих веществ. Далее промежуточное соединение реагирует со вторым исходным веществом, в результате чего образуется продукт реакции и катализатор в первоначальном виде. Так как скорость обоих промежуточных процессов значительно больше скорости прямого процесса, то реакция с участием катализатора протекает значительно быстрее, чем без него.

    Например, реакция:

    SO2 +1/2 O2 = SO3 протекает очень медленно, а если использовать катализатор NO

    то реакции NO +1/2О2 = NO2 и NO2 +SO2 = SO3 +NO протекают быстро.

    Механизм действия катализатора при гетерогенном катализе иной. В этом случае реакция протекает вследствие адсорбции молекул реагирующих веществ поверхностью катализатора (поверхность катализатора неоднородна: на ней имеются так называемые активные центры, на которых и адсорбируются частицы реагирующих веществ.). Увеличение скорости химической реакции достигается, в основном, за счет понижения энергии активации адсорбированных молекул, а также, отчасти, за счет увеличения концентрации реагирующих веществ в местах, где произошла адсорбция.

    Каталитические яды и промоторы.

    Некоторые вещества снижают или полностью уничтожают активность катализатора, такие вещества называют каталитическими ядами. Например, небольшие примеси серы (0,1%) полностью прекращает каталитическое действие металлического катализатора (губчатого железа), использующегося при синтезе аммиака. Вещества, повышающие активность катализатора, называют промоторами. Например, каталитическая активность губчатого железа значительно возрастает при добавлении примерно 2% метаалюмината калия KAlO2.

    Применение катализаторов

    Действие катализатора избирательно и специфично. Это означает, что, применяя различные катализаторы, из одних и тех же веществ можно получить различные продукты. Это особенно характерно для реакций органических веществ. Например, в присутствии катализатора AlO3 происходит дегидратация этилового спирта, в присутствии Cu – дегидрирование:

    Биологические катализаторы, принимающие участие в сложных химических превращениях, протекающих в организме, называются ферментами.

    Катализаторы широко используются в производстве серной кислоты, аммиака, каучука, пластмасс и др. веществ.


     

    Автор: Метельский А.В
    Источник: Метельский А.В., Химия в Экзаменационных вопросах и ответах, Минск, изд. «Беларуская энцыклапедыя», 1999 год
    Дата в источнике: 1999 год

    ферментов | Биология для неосновных I

    Результаты обучения

    • Обсудите, как ферменты действуют как молекулярные катализаторы

    Рис. 1. Ферменты снижают энергию активации реакции, но не изменяют свободную энергию реакции.

    Вещество, которое способствует протеканию химической реакции, называется катализатором, а молекулы, катализирующие биохимические реакции, называются ферментами. Большинство ферментов являются белками и выполняют важную задачу по снижению энергии активации химических реакций внутри клетки.Большинство реакций, важных для живой клетки, протекают слишком медленно при нормальных температурах, чтобы быть полезными для клетки. Без ферментов, ускоряющих эти реакции, жизнь не могла бы существовать. Ферменты делают это, связываясь с молекулами реагентов и удерживая их таким образом, чтобы облегчить процессы разрыва и образования химических связей. Важно помнить, что ферменты не изменяют, является ли реакция экзергонической (спонтанной) или эндергонической. Это потому, что они не изменяют свободную энергию реагентов или продуктов.Они только уменьшают энергию активации, необходимую для продолжения реакции (рис. 1). Кроме того, сам фермент не изменяется в результате реакции, которую он катализирует. После того, как одна реакция катализируется, фермент может участвовать в других реакциях.

    Химические реагенты, с которыми связывается фермент, называются субстратами фермента. В зависимости от конкретной химической реакции может быть один или несколько субстратов. В некоторых реакциях один реагент-субстрат распадается на несколько продуктов.В других случаях два субстрата могут объединиться, чтобы создать одну большую молекулу. Два реагента также могут вступить в реакцию, и оба они станут модифицированными, но выходят из реакции в виде двух продуктов. Место внутри фермента, где связывается субстрат, называется активным центром фермента. Активный сайт — это место, где происходит «действие». Поскольку ферменты являются белками, в активном центре существует уникальная комбинация боковых цепей аминокислот. Каждая боковая цепь характеризуется разными свойствами. Они могут быть большими или маленькими, слабокислотными или основными, гидрофильными или гидрофобными, положительно или отрицательно заряженными или нейтральными.Уникальная комбинация боковых цепей создает очень специфическую химическую среду в активном центре. Эта специфическая среда подходит для связывания с одним конкретным химическим субстратом (или субстратами).

    Активные сайты подвержены влиянию местной среды. Повышение температуры окружающей среды обычно увеличивает скорость реакции, катализируемой ферментами или иначе. Однако температуры, выходящие за пределы оптимального диапазона, снижают скорость, с которой фермент катализирует реакцию. Высокие температуры в конечном итоге вызывают денатурирование ферментов, необратимое изменение трехмерной формы и, следовательно, функции фермента.Ферменты также подходят для наилучшего функционирования в определенном диапазоне pH и концентрации соли, и, как и в случае с температурой, экстремальные значения pH и концентрации соли могут вызывать денатурацию ферментов.

    В течение многих лет ученые полагали, что связывание фермента с субстратом происходит простым «замком и ключом». Эта модель утверждает, что фермент и субстрат идеально сочетаются друг с другом за один мгновенный шаг. Однако текущие исследования поддерживают модель, называемую индуцированной подгонкой (рис. 2). Модель индуцированной подгонки расширяет модель замка и ключа, описывая более динамическое связывание между ферментом и субстратом.Когда фермент и субстрат объединяются, их взаимодействие вызывает легкий сдвиг в структуре фермента, который образует идеальную структуру связывания между ферментом и субстратом.

    Посмотрите эту анимацию индуцированной подгонки.

    Когда фермент связывает свой субстрат, образуется комплекс фермент-субстрат. Этот комплекс снижает энергию активации реакции и способствует ее быстрому развитию одним из множества возможных способов. На базовом уровне ферменты способствуют химическим реакциям, в которых участвует более одного субстрата, объединяя субстраты вместе в оптимальной ориентации для реакции.Другой способ, которым ферменты способствуют реакции своих субстратов, — это создание оптимальной среды в активном центре для протекания реакции.

    Рис. 2. Модель индуцированной подгонки представляет собой корректировку модели «замок-и-ключ» и объясняет, как ферменты и субстраты претерпевают динамические модификации во время переходного состояния для увеличения сродства субстрата к активному сайту.

    Карьера в действии: разработчик фармацевтических препаратов

    Рис. 3. Задумывались ли вы, как создаются фармацевтические препараты? (кредит: Дебора Остин)

    Ферменты — ключевые компоненты метаболических путей.Понимание того, как работают ферменты и как их можно регулировать, — ключевые принципы, лежащие в основе разработки многих фармацевтических препаратов, представленных сегодня на рынке. Биологи, работающие в этой области, совместно с другими учеными разрабатывают лекарства.

    Рассмотрим, к примеру, статины. Статины — это название одного класса препаратов, которые могут снижать уровень холестерина. Эти соединения являются ингибиторами фермента HMG-CoA редуктазы, который является ферментом, синтезирующим холестерин из липидов в организме.Ингибируя этот фермент, можно снизить уровень холестерина, синтезируемого в организме. Точно так же ацетаминофен, широко продаваемый под торговой маркой Tylenol, является ингибитором фермента циклооксигеназы. Хотя он используется для снятия лихорадки и воспаления (боли), его механизм действия до сих пор полностью не изучен.

    Как обнаруживаются наркотики? Одна из самых больших проблем в открытии лекарств — это определение мишени для лекарства. Мишень лекарства — это молекула, которая буквально является мишенью лекарства.В случае статинов мишенью для лечения является HMG-CoA редуктаза. Цели лекарств определяются путем кропотливых лабораторных исследований. Одной идентификации цели недостаточно; ученым также необходимо знать, как мишень действует внутри клетки и какие реакции идут наперекосяк в случае болезни. Как только цель и путь определены, начинается фактический процесс разработки лекарств. На этом этапе химики и биологи работают вместе, чтобы разработать и синтезировать молекулы, которые могут блокировать или активировать определенную реакцию.Однако это только начало: если и когда прототип лекарства успешно выполняет свою функцию, он подвергается множеству тестов, от экспериментов in vitro до клинических испытаний, прежде чем он получит одобрение Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. магазин.

    Многие ферменты не работают оптимально или даже не работают, если они не связаны с другими специфическими небелковыми вспомогательными молекулами. Они могут связываться либо временно посредством ионных или водородных связей, либо навсегда посредством более прочных ковалентных связей.Связывание с этими молекулами способствует оптимальной форме и функционированию соответствующих ферментов. Двумя примерами этих типов вспомогательных молекул являются кофакторы и коферменты. Кофакторы — это неорганические ионы, такие как ионы железа и магния. Коферменты — это органические вспомогательные молекулы, имеющие базовую атомную структуру, состоящую из углерода и водорода. Подобно ферментам, эти молекулы участвуют в реакциях, не меняясь сами, и в конечном итоге перерабатываются и используются повторно. Витамины являются источником коферментов.Некоторые витамины являются предшественниками коферментов, а другие действуют непосредственно как коферменты. Витамин С является прямым коферментом множества ферментов, которые участвуют в создании важной соединительной ткани — коллагена. Следовательно, функция фермента частично регулируется обилием различных кофакторов и коферментов, которые могут поступать с пищей организма или, в некоторых случаях, вырабатываться организмом.

    Внесите свой вклад!

    У вас была идея улучшить этот контент? Нам очень понравится ваш вклад.

    Улучшить эту страницуПодробнее

    Химические реакции — Ричардс в мозгу

    Аэробные : в биохимии реакции, которые требуют кислорода, чтобы происходить или происходить в присутствии кислорода. (NCIt) Процесс, происходящий в присутствии кислорода. (Brooker, G1)

    Анаэробный : химический процесс, который не требует кислорода или происходит в его отсутствие. (NCIt) Процесс, происходящий в отсутствие кислорода. (Brooker, G2)

    Bind (Переплет) : закрепить, прикрепить.(Оксфорд) Действие по привлечению чего-либо и установлению с ним связи. (NCIt)

    Сайт связывания : части «макромолекулы», которые непосредственно участвуют в ее специфической комбинации с другой молекулой. (MeSH) Область (на а) «белка», которая физически взаимодействует с конкретным «лигандом», «субстратом» или конкретным доменом некоторой сложной биомолекулы-мишени, такой как белок, липид, углевод или нуклеиновая кислота. Обычно, но не обязательно, взаимодействие приводит к «конформационным» изменениям и функциональным модификациям белка.(NCIt)

    Catalyst : вещество, облегчающее изменения. (Оксфорд) Вещество, которое инициирует или ускоряет химическую реакцию, не затрагивая себя. (NCIt) Агент, который увеличивает скорость химической реакции, но не расходуется во время реакции. В живых клетках наиболее распространенными катализаторами являются «ферменты», белковые молекулы, ускоряющие химические реакции. (Brooker, 128) Ускоряет химическую реакцию за счет снижения «энергии активации», необходимой для инициирования или завершения реакции.(Норман, 6/11/09) Наречие — «каталитический».

    Химические уравнения : описывают, что происходит во время реакций, путем идентификации реагентов и продуктов. (Хант, 82)

    Конденсация : химическая реакция, включающая соединение двух молекул с удалением молекулы воды. Образованные таким образом молекулы обычно могут быть разрушены добавлением молекул воды — процесс, известный как «гидролиз». (Инддж, 66) Химическая реакция, включающая удаление молекулы воды.Примером может служить «димер». (Brooker, 36) Также называется «дегидратационным синтезом».

    Реакция разложения : молекулы превращаются в атомы. (Norton Lectures, 6/11/09)

    Деградация : сокращение до низшего типа или до более простой или элементарной структуры. Превращение материи в более простые вещества; химический распад. (Оксфорд) Превращается в более простые вещества — химически расщепляется. (Kandel, 272) Разрушение агрегатов и фрагментов белков имеет жизненно важное значение, поскольку они могут образовывать наросты, или «бляшки», которые являются высокотоксичными.«Болезнь Альцгеймера», «тремор» «болезни Паркинсона» и неумолимое снижение, вызванное человеческой формой коровьего бешенства, — все это является результатом накопления токсичных, нерастворимых белковых агрегатов. (Вентер, 43)

    Эмульгирование : процесс во время пищеварения, который разрушает большие липидные капли на множество крошечных капель, тем самым увеличивая их общую площадь поверхности и подверженность действию катализатора. (Brooker, G-12)

    Эмульсия : любая комбинация «несмешивающихся» (не подлежащих смешиванию) жидкостей (например, масла и воды), в которой одна распределяется внутри другой небольшими каплями.(Оксфорд)

    Равновесие : скорость прямой реакции уравновешивается скоростью обратной реакции. Все химические реакции в конечном итоге достигают равновесия. (Брукер, 33)

    Экзергоническая реакция : реакция высвобождения энергии. (Norton Lectures, 6/11/09) Химическая реакция, которая высвобождает изменение свободной энергии и протекает самопроизвольно (не требует энергии) (Brooker G-14)

    Гидролиз : химическая реакция, при которой вода используется для разрушения. другая молекула.(Брукер, 36) В некотором смысле вода вклинивается в большую молекулу и разбивает ее на две меньшие молекулы. Во время этого процесса вода (h30) распадается на части, образуя OH- и H +. H + будет «связываться» с одной частью большой молекулы, а OH- будет связываться с другой частью молекулы, образуя две отдельные молекулы меньшего размера. (Норман, 6/11/09) Распад большой молекулы на более мелкие путем добавления воды. Пищеварительные ферменты, обнаруженные в «кишечнике», являются «гидролазами», то есть они «гидролизуют» свои «субстраты».Таким образом, «крахмал» переваривается в «мальтозу» и «глюкозу», «жиры» — в «глицерин», «жирные кислоты» и «белки» — в «аминокислоты». Химически гидролиз — это реакция, противоположная конденсации. (Indge, 141) От hydro — вода и lysis — распадаться. (Брукер, 36) Прилагательное — «гидролитический».

    Окисление : процесс, который включает удаление электронов. Возникает при распаде малых органических молекул. (Брукер, G-26) Химическая реакция, которая происходит при контакте вещества с кислородом или другим окисляющим веществом.Примеры окисления — ржавчина и коричневый цвет разрезанного яблока. (NCI1) Химическая реакция с потерей электронов. Хотя окисление обычно определяется этими терминами, оно также может включать добавление кислорода или потерю водорода. Поскольку потерянные электроны должны куда-то уходить, окисление одного вещества всегда сопровождается восстановлением другого. В биологической системе окисление и восстановление контролируются ферментами. Окисление органических молекул — основа процесса «дыхания».»(Инддж, 195) Прилагательное -« окислительный ».

    Антиоксиданты : вещества, защищающие клетки от повреждений, вызываемых свободными радикалами. Антиоксиданты включают бета-каротин, ликопин, витамины A, C и E, а также другие природные и искусственные вещества. (NCI1)

    Свободные радикалы : тип нестабильной молекулы, которая образуется во время нормальных химических изменений, происходящих в клетке. Свободные радикалы могут накапливаться в клетках и вызывать повреждение других молекул, таких как ДНК, липиды и белки.(NCIt) Свободные радикалы могут играть роль в развитии рака, сердечных заболеваний, инсульта и других болезней старения. (NCI1)

    Бескислородные радикалы : тип нестабильной молекулы, которая содержит кислород и легко реагирует с другими молекулами в клетке. Накопление кислородных радикалов в клетках может вызвать повреждение ДНК, РНК и белков и может вызвать гибель клеток. Кислородный радикал — это свободный радикал. (NCI1) Молекула, содержащая атом с единственным неспаренным электроном во внешней «оболочке». Может реагировать с другими молекулами, чтобы «украсть» электрон у одного из своих атомов, тем самым заполняя «орбиталь» свободного радикала.Может нанести значительный вред живым клеткам, например, разорвав клеточную мембрану или повредив генетический материал. Защиту от свободных радикалов обеспечивают молекулы, которые могут отдавать электроны свободным радикалам, не становясь сами высоко реактивными. Примеры включают определенные «витамины» и «флавоноиды». (Брукер, 32) Высокоактивные формы кислорода, которые возникают во время химических реакций, таких как метаболизм и транскрипция. Может повредить ДНК. (Lewis, 228) Также называется «активными формами кислорода».’

    Реагент : исходная молекула в химической реакции. (Norton Lectures, 6/11/09)

    Восстановление : процесс, который включает присоединение электронов к атому или молекуле. (Brooker, G-31)

    Реакция восстановления-окисления : тип реакции, в которой электрон, который удаляется во время окисления атома или молекулы, должен быть перенесен на другой атом или молекулу, которая становится «восстановленной». (Брукер, G-31) Также называется «окислительно-восстановительной реакцией».’

    Субстраты : молекулы реагентов и / или «ионы», которые связываются с ферментом в «активном центре» и участвуют в химической реакции. (Brooker, G-36)

    Synthesis : образование соединения путем комбинации его элементов или составляющих. (Оксфорд) Глагол — «синтезировать».

    Реакции синтеза : атомы превращаются в молекулы. (Norton Lectures, 6/11/09)

    Анаболическая реакция : реакция построения связи. (Norton Lectures, 6/11/09) «метаболический путь», который способствует синтезу более крупных молекул из более мелких.(Брукер, G-2)

    Эндергоническая реакция : реакция накопления энергии. (Norton Lectures, 6/11/09) Химическая реакция, имеющая положительное изменение свободной энергии и не протекающая спонтанно (для этого требуется энергия). (Brooker G-12)

    Переходное состояние : состояние химической реакции, в которой исходные связи растянуты до предела. По достижении этого состояния реакция может переходить к образованию продуктов. (Brooker, G-37)

    6.5: Ферменты — Biology LibreTexts

    Регуляция ферментов молекулами

    Ферменты можно регулировать способами, которые либо способствуют, либо снижают их активность.Существует множество различных типов молекул, которые ингибируют или стимулируют функцию ферментов, и для этого существуют различные механизмы. В некоторых случаях ингибирования фермента, например, молекула ингибитора достаточно похожа на субстрат, чтобы она могла связываться с активным сайтом и просто блокировать связывание субстрата. Когда это происходит, фермент подавляется посредством конкурентного ингибирования, потому что молекула ингибитора конкурирует с субстратом за связывание активного сайта (Рисунок \ (\ PageIndex {3} \)). С другой стороны, при неконкурентном ингибировании молекула ингибитора связывается с ферментом в месте, отличном от аллостерического сайта, и все же может блокировать связывание субстрата с активным сайтом.

    Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Конкурентное и неконкурентное торможение по-разному влияет на скорость реакции. Конкурентные ингибиторы влияют на начальную скорость, но не влияют на максимальную скорость, тогда как неконкурентные ингибиторы влияют на максимальную скорость.

    Некоторые молекулы ингибитора связываются с ферментами в том месте, где их связывание вызывает конформационное изменение, которое снижает сродство фермента к его субстрату. Этот тип торможения называется аллостерическим торможением (Рисунок \ (\ PageIndex {4} \)).Большинство аллостерически регулируемых ферментов состоят из более чем одного полипептида, что означает, что они имеют более одной белковой субъединицы. Когда аллостерический ингибитор связывается с ферментом, все активные центры белковых субъединиц слегка изменяются, так что они связывают свои субстраты с меньшей эффективностью. Есть аллостерические активаторы, а также ингибиторы. Аллостерические активаторы связываются с участками фермента, удаленными от активного центра, вызывая конформационные изменения, которые увеличивают сродство активного сайта (ов) фермента к его субстрату (субстратам).

    Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Аллостерические ингибиторы изменяют активный сайт фермента, так что связывание субстрата уменьшается или предотвращается. Напротив, аллостерические активаторы модифицируют активный центр фермента, так что сродство к субстрату увеличивается.

    Ежедневное соединение

    Рисунок \ (\ PageIndex {5} \): Вы когда-нибудь задумывались, как создаются фармацевтические препараты? (кредит: Дебора Остин)

    Открытие лекарств путем поиска ингибиторов ключевых ферментов в определенных путях Ферменты являются ключевыми компонентами метаболических путей.Понимание того, как работают ферменты и как они могут регулироваться, является ключевым принципом при разработке многих фармацевтических препаратов (рис. \ (\ PageIndex {5} \)), представленных сегодня на рынке. Биологи, работающие в этой области, совместно с другими учеными, обычно химиками, создают лекарства.

    Рассмотрим, к примеру, статины — это название класса препаратов, снижающих уровень холестерина. Эти соединения по существу являются ингибиторами фермента HMG-CoA редуктазы. ГМГ-КоА-редуктаза — это фермент, который синтезирует холестерин из липидов в организме.Ингибируя этот фермент, можно снизить уровень холестерина, синтезируемого в организме. Точно так же ацетаминофен, широко продаваемый под торговой маркой Tylenol, является ингибитором фермента циклооксигеназы. Хотя он эффективен при снятии температуры и воспаления (боли), его механизм действия до сих пор полностью не изучен.

    Как создаются лекарства? Одной из первых задач при разработке лекарств является определение конкретной молекулы, на которую направлено лекарство.В случае статинов мишенью для лечения является HMG-CoA редуктаза. Цели лекарств определяются путем кропотливых лабораторных исследований. Одной идентификации цели недостаточно; ученым также необходимо знать, как мишень действует внутри клетки и какие реакции идут наперекосяк в случае болезни. Как только цель и путь определены, начинается фактический процесс разработки лекарств. На этом этапе химики и биологи работают вместе, чтобы разработать и синтезировать молекулы, которые могут либо блокировать, либо активировать определенную реакцию.Однако это только начало: и если и когда прототип лекарства успешно выполняет свою функцию, он должен пройти множество тестов, от экспериментов in vitro до клинических испытаний, прежде чем он сможет получить одобрение FDA для выхода на рынок.

    Многие ферменты не работают оптимально или даже не работают, если они не связаны с другими специфическими небелковыми вспомогательными молекулами, либо временно посредством ионных или водородных связей, либо постоянно через более сильные ковалентные связи. Два типа вспомогательных молекул — кофакторы и коферменты.Связывание с этими молекулами способствует оптимальной конформации и функционированию соответствующих ферментов. Кофакторами являются неорганические ионы, такие как железо (Fe ++) и магний (Mg ++). Одним из примеров фермента, которому в качестве кофактора требуется ион металла, является фермент, который строит молекулы ДНК, ДНК-полимеразу, для функционирования которой требуется связанный ион цинка (Zn ++). Коферменты — это органические вспомогательные молекулы с основной атомной структурой, состоящей из углерода и водорода, которые необходимы для действия ферментов. Наиболее распространенными источниками коферментов являются диетические витамины (Рисунок \ (\ PageIndex {6} \)).Некоторые витамины являются предшественниками коферментов, а другие действуют непосредственно как коферменты. Витамин С является коферментом множества ферментов, которые участвуют в создании важного компонента соединительной ткани — коллагена. Важным шагом в расщеплении глюкозы для получения энергии является катализ мультиферментным комплексом, называемым пируватдегидрогеназой. Пируватдегидрогеназа — это комплекс из нескольких ферментов, которому фактически требуется один кофактор (ион магния) и пять различных органических коферментов, чтобы катализировать его специфическую химическую реакцию.Следовательно, функция ферментов частично регулируется обилием различных кофакторов и коферментов, которые в основном поставляются с пищей большинства организмов.

    Рисунок \ (\ PageIndex {6} \): Витамины являются важными коферментами или предшественниками коферментов и необходимы для правильного функционирования ферментов. Мультивитаминные капсулы обычно содержат смеси всех витаминов в разном процентном соотношении.

    Центральная роль ферментов как биологических катализаторов — Клетка

    Фундаментальная задача белков — действовать как ферменты — катализаторы, которые увеличивают скорость практически всех химических реакций внутри клеток.Хотя РНК способны катализировать некоторые реакции, большинство биологических реакций катализируются белками. В отсутствие ферментативного катализа большинство биохимических реакций протекают настолько медленно, что они не могли бы происходить в мягких условиях температуры и давления, совместимых с жизнью. Ферменты ускоряют скорость таких реакций более чем в миллион раз, поэтому реакции, на которые в отсутствие катализа потребовались бы годы, могут происходить за доли секунды, если их катализирует соответствующий фермент.Клетки содержат тысячи различных ферментов, и их активность определяет, какая из многих возможных химических реакций действительно происходит внутри клетки.

    Каталитическая активность ферментов

    Как и все другие катализаторы, ферменты характеризуются двумя основными свойствами. Во-первых, они увеличивают скорость химических реакций, не будучи поглощенными реакцией и не подвергаясь ее постоянному изменению. Во-вторых, они увеличивают скорость реакции без изменения химического равновесия между реагентами и продуктами.

    Эти принципы ферментативного катализа проиллюстрированы в следующем примере, в котором молекула, на которую воздействует фермент (называемая субстратом [ S ]), превращается в продукт ( P ) в результате реакции. В отсутствие фермента реакция может быть записана следующим образом:

    Химическое равновесие между S и P определяется законами термодинамики (как обсуждается далее в следующем разделе этой главы) и представлено по соотношению скоростей прямой и обратной реакции ( S P и P S соответственно).В присутствии соответствующего фермента превращение S в P ускоряется, но равновесие между S и P не изменяется. Следовательно, фермент должен одинаково ускорять как прямую, так и обратную реакции. Реакцию можно записать следующим образом:

    Обратите внимание, что фермент ( E ) не изменяется в результате реакции, поэтому химическое равновесие остается неизменным, определяемым исключительно термодинамическими свойствами S и P .

    Влияние фермента на такую ​​реакцию лучше всего иллюстрируется изменениями энергии, которые должны произойти во время превращения S в P (). Равновесие реакции определяется конечными энергетическими состояниями S и P , на которые не влияет ферментативный катализ. Однако для того, чтобы реакция продолжилась, подложку необходимо сначала перевести в состояние с более высокой энергией, называемое переходным состоянием . Энергия, необходимая для достижения переходного состояния (энергия активации), представляет собой барьер для развития реакции, ограничивая скорость реакции.Ферменты (и другие катализаторы) действуют, уменьшая энергию активации, тем самым увеличивая скорость реакции. Повышенная скорость одинакова как в прямом, так и в обратном направлениях, поскольку оба должны проходить через одно и то же переходное состояние.

    Рис. 2.22

    Энергетические диаграммы для катализированных и некаталитических реакций. Проиллюстрированная реакция представляет собой простое преобразование субстрата S в продукт P . Поскольку конечное энергетическое состояние P ниже, чем у S , реакция протекает слева направо.Для (подробнее …)

    Каталитическая активность ферментов включает связывание их субстратов с образованием комплекса фермент-субстрат ( ES ). Субстрат связывается с определенной областью фермента, называемой активным центром. Связавшись с активным центром, субстрат превращается в продукт реакции, который затем высвобождается из фермента. Таким образом, реакция, катализируемая ферментами, может быть записана следующим образом:

    Обратите внимание, что E остается неизменным с обеих сторон уравнения, поэтому равновесие не нарушается.Однако фермент обеспечивает поверхность, на которой реакции превращения S в P могут протекать более легко. Это результат взаимодействий между ферментом и субстратом, которые снижают энергию активации и способствуют образованию переходного состояния.

    Механизмы ферментативного катализа

    Связывание субстрата с активным центром фермента является очень специфическим взаимодействием. Активные сайты — это щели или бороздки на поверхности фермента, обычно состоящие из аминокислот из разных частей полипептидной цепи, которые собраны вместе в третичной структуре свернутого белка.Субстраты изначально связываются с активным центром за счет нековалентных взаимодействий, включая водородные связи, ионные связи и гидрофобные взаимодействия. Когда субстрат связывается с активным центром фермента, несколько механизмов могут ускорить его превращение в продукт реакции.

    Хотя простой пример, обсужденный в предыдущем разделе, касается только одной молекулы субстрата, большинство биохимических реакций включают взаимодействия между двумя или более различными субстратами. Например, образование пептидной связи включает соединение двух аминокислот.Для таких реакций связывание двух или более субстратов с активным центром в правильном положении и ориентации ускоряет реакцию (). Фермент обеспечивает матрицу, на которой реагенты собираются вместе и должным образом ориентируются, чтобы способствовать образованию переходного состояния, в котором они взаимодействуют.

    Рис. 2.23

    Ферментативный катализ реакции между двумя субстратами. Фермент обеспечивает матрицу, на которой два субстрата сводятся вместе в правильном положении и ориентации для взаимодействия друг с другом.

    Ферменты ускоряют реакции, также изменяя конформацию своих субстратов, чтобы приблизиться к конформации переходного состояния. Простейшей моделью взаимодействия фермент-субстрат является модель с замком и ключом , в которой субстрат точно входит в активный центр (). Однако во многих случаях конфигурации как фермента, так и субстрата модифицируются связыванием субстрата — процесс, называемый индуцированной подгонкой . В таких случаях конформация субстрата изменяется так, что она больше напоминает конформацию переходного состояния.Напряжение, вызванное таким искажением подложки, может дополнительно облегчить ее переход в переходное состояние за счет ослабления критических связей. Более того, переходное состояние стабилизируется за счет его прочного связывания с ферментом, тем самым снижая требуемую энергию активации.

    Рисунок 2.24

    Модели взаимодействия фермент-субстрат. (A) В модели с замком и ключом субстрат точно входит в активный центр фермента. (B) В модели индуцированной подгонки связывание субстрата искажает конформации как субстрата, так и фермента.Это искажение (подробнее …)

    Помимо объединения нескольких субстратов и искажения конформации субстратов для достижения переходного состояния, многие ферменты непосредственно участвуют в каталитическом процессе. В таких случаях боковые цепи конкретных аминокислот в активном центре могут реагировать с субстратом и образовывать связи с промежуточными продуктами реакции. Кислые и основные аминокислоты часто участвуют в этих каталитических механизмах, как показано в следующем обсуждении химотрипсина как примера ферментативного катализа.

    Химотрипсин является членом семейства ферментов (сериновых протеаз), которые переваривают белки, катализируя гидролиз пептидных связей. Реакцию можно записать следующим образом:

    Различные члены семейства сериновых протеаз (включая химотрипсин, трипсин, эластазу и тромбин) имеют различные субстратные специфичности; они предпочтительно расщепляют пептидные связи, прилегающие к различным аминокислотам. Например, в то время как химотрипсин расщепляет связи, соседние с гидрофобными аминокислотами, такими как триптофан и фенилаланин, трипсин расщепляет связи рядом с основными аминокислотами, такими как лизин и аргинин.Однако все сериновые протеазы похожи по структуре и используют один и тот же механизм катализа. Активные центры этих ферментов содержат три важные аминокислоты — серин, гистидин и аспартат, которые управляют гидролизом пептидной связи. Действительно, эти ферменты называются сериновыми протеазами из-за центральной роли сериновых остатков.

    Субстраты связываются с сериновыми протеазами путем встраивания аминокислоты, прилегающей к сайту расщепления, в карман на активном сайте фермента ().Природа этого кармана определяет субстратную специфичность различных членов семейства сериновых протеаз. Например, связывающий карман химотрипсина содержит гидрофобные аминокислоты, которые взаимодействуют с гидрофобными боковыми цепями его предпочтительных субстратов. Напротив, связывающий карман трипсина содержит отрицательно заряженную кислотную аминокислоту (аспартат), которая способна образовывать ионную связь с остатками лизина или аргинина своих субстратов.

    Рисунок 2.25

    Связывание субстрата сериновыми протеазами.Аминокислота, примыкающая к расщепляемой пептидной связи, вставляется в карман в активном центре фермента. В химотрипсине карман связывает гидрофобные аминокислоты; карман связывания трипсина содержит (подробнее …)

    Связывание субстрата позиционирует расщепляемую пептидную связь рядом с серином активного сайта (). Затем протон этого серина переносится на гистидин в активном центре. Конформация активного центра способствует переносу протона, поскольку гистидин взаимодействует с отрицательно заряженным остатком аспартата.Серин реагирует с субстратом, образуя тетраэдрическое переходное состояние. Затем пептидная связь расщепляется, и фермент высвобождает С-концевую часть субстрата. Однако N-концевой пептид остается связанным с серином. Эта ситуация разрешается, когда молекула воды (второй субстрат) входит в активный центр и обращает вспять предыдущие реакции. Протон молекулы воды переносится на гистидин, а его гидроксильная группа переносится на пептид, образуя второе тетраэдрическое переходное состояние.Затем протон переносится от гистидина обратно к серину, и пептид высвобождается из фермента, завершая реакцию.

    Рисунок 2.26

    Каталитический механизм химотрипсина. Три аминокислоты в активном центре (Ser-195, His-57 и Asp-102) играют решающую роль в катализе.

    Этот пример иллюстрирует несколько особенностей ферментативного катализа; специфичность взаимодействий фермент-субстрат, расположение различных молекул субстрата в активном центре и участие остатков активного сайта в формировании и стабилизации переходного состояния.Хотя тысячи ферментов в клетках катализируют множество различных типов химических реакций, к их работе применимы одни и те же основные принципы.

    Коферменты

    Помимо связывания своих субстратов, активные центры многих ферментов связывают другие небольшие молекулы, которые участвуют в катализе. Протезные группы — это небольшие молекулы, связанные с белками, в которых они играют важнейшие функциональные роли. Например, кислород, переносимый миоглобином и гемоглобином, связан с гемом, простетической группой этих белков.Во многих случаях ионы металлов (например, цинка или железа) связаны с ферментами и играют центральную роль в каталитическом процессе. Кроме того, различные низкомолекулярные органические молекулы участвуют в определенных типах ферментативных реакций. Эти молекулы называются коферментами, потому что они работают вместе с ферментами, увеличивая скорость реакции. В отличие от субстратов, коферменты не изменяются необратимо в результате реакций, в которых они участвуют. Скорее они перерабатываются и могут участвовать во множестве ферментативных реакций.

    Коферменты служат переносчиками нескольких типов химических групп. Ярким примером кофермента является никотинамидадениндинуклеотид ( NAD + ), который действует как переносчик электронов в реакциях окисления-восстановления (). NAD + может принимать ион водорода (H + ) и два электрона (e ) от одной подложки, образуя NADH. Затем НАДН может отдавать эти электроны второй подложке, повторно образуя НАД + .Таким образом, NAD + переносит электроны от первой подложки (которая окисляется) ко второй (которая восстанавливается).

    Рисунок 2.27

    Роль NAD + в окислительно-восстановительных реакциях. (A) Никотинамидадениндинуклеотид (NAD + ) действует как переносчик электронов в окислительно-восстановительных реакциях, принимая электроны (e ) с образованием NADH. (B) Например, NAD + может принимать электроны от одного субстрата (подробнее …)

    Несколько других коферментов также действуют как переносчики электронов, а третьи участвуют в переносе множества дополнительных химических групп (e .g. карбоксильные группы и ацильные группы; ). Одни и те же коферменты действуют вместе с множеством различных ферментов, катализируя перенос определенных химических групп между широким спектром субстратов. Многие коферменты тесно связаны с витаминами, которые вносят часть или всю структуру кофермента. Витамины не требуются бактериям, таким как E. coli , но они являются необходимыми компонентами рациона человека и других высших животных, которые утратили способность синтезировать эти соединения.

    Регуляция активности ферментов

    Важной особенностью большинства ферментов является то, что их активность непостоянна, а вместо этого может модулироваться. То есть активность ферментов можно регулировать, чтобы они функционировали надлежащим образом для удовлетворения различных физиологических потребностей, которые могут возникнуть в течение жизни клетки.

    Одним из распространенных типов регуляции ферментов является ингибирование с обратной связью, при котором продукт метаболического пути подавляет активность фермента, участвующего в его синтезе.Например, аминокислота изолейцин синтезируется серией реакций, начиная с аминокислоты треонина (). Первый этап этого пути катализируется ферментом треониндезаминазой, который ингибируется изолейцином, конечным продуктом пути. Таким образом, достаточное количество изолейцина в клетке ингибирует треониндезаминазу, блокируя дальнейший синтез изолейцина. Если концентрация изолейцина снижается, подавление обратной связи снимается, треониндезаминаза больше не ингибируется и синтезируется дополнительный изолейцин.Регулируя таким образом активность треониндезаминазы, клетка синтезирует необходимое количество изолейцина, но не тратит энергию на синтез большего количества изолейцина, чем необходимо.

    Рисунок 2.28

    Запрет обратной связи. Первый этап превращения треонина в изолейцин катализируется ферментом треониндезаминазой. Активность этого фермента подавляется изолейцином, конечным продуктом метаболизма.

    Ингибирование по обратной связи является одним из примеров аллостерической регуляции, при которой активность фермента контролируется связыванием малых молекул с регуляторными участками фермента ().Термин «аллостерическая регуляция» происходит от того факта, что регуляторные молекулы связываются не с каталитическим сайтом, а с отдельным сайтом белка ( алло = «другой» и стерический = «сайт»). Связывание регуляторной молекулы изменяет конформацию белка, что, в свою очередь, изменяет форму активного центра и каталитическую активность фермента. В случае треониндезаминазы связывание регуляторной молекулы (изолейцина) подавляет ферментативную активность. В других случаях регуляторные молекулы служат активаторами, стимулируя, а не ингибируя целевые ферменты.

    Рисунок 2.29

    Аллостерическая регуляция. В этом примере активность фермента ингибируется связыванием регуляторной молекулы с аллостерическим сайтом. В отсутствие ингибитора субстрат связывается с активным центром фермента, и реакция продолжается. Связывание (подробнее …)

    Активность ферментов также может регулироваться их взаимодействием с другими белками и ковалентными модификациями, такими как добавление фосфатных групп к остаткам серина, треонина или тирозина.Фосфорилирование — особенно распространенный механизм регулирования активности ферментов; добавление фосфатных групп либо стимулирует, либо подавляет активность многих различных ферментов (). Например, мышечные клетки реагируют на адреналин (адреналин), расщепляя гликоген на глюкозу, тем самым обеспечивая источник энергии для повышенной мышечной активности. Распад гликогена катализируется ферментом гликогенфосфорилазой, который активируется фосфорилированием в ответ на связывание адреналина с рецептором на поверхности мышечной клетки.Фосфорилирование белков играет центральную роль в контроле не только метаболических реакций, но и многих других клеточных функций, включая рост и дифференцировку клеток.

    Рисунок 2.30

    Фосфорилирование белков. Некоторые ферменты регулируются добавлением фосфатных групп к ОН-группам боковой цепи серина (как показано здесь), треонина или тирозиновых остатков. Например, фермент гликогенфосфорилаза, катализирующий превращение (подробнее …)

    Ускорение реакций: биологические vs.химические катализаторы

    Большинство химических реакций протекают довольно медленно при комнатной температуре. В большинстве случаев это хорошая новость, в противном случае случайные части окружающей среды взрывались бы с регулярными интервалами, но плохая новость для промышленных процессов, требующих реакции. Чтобы их ускорить, используются катализаторы. Катализатор — это любое вещество, которое ускоряет реакцию, не принимая в ней участия, поэтому в конце реакции у вас будет такое же количество катализатора, как и в начале.

    Промышленные катализаторы часто представляют собой металлы, так как большинство металлов имеют большое количество электронов, которые не позволяют точно определить, насколько близко к центральному атому они должны быть.Это позволяет металлам использовать эти электроны для помощи в реакциях, прежде чем потребовать их обратно после завершения реакции. Примерами являются катализаторы на основе железа, используемые для производства аммиака (процесс Габера-Боша), и никелевые катализаторы, используемые для получения насыщенных жиров.

    Биологические катализаторы работают по совершенно иному принципу. Биологические катализаторы — это не металлы с быстрыми и свободными электронами, а большие сложные молекулы, называемые ферментами, которые содержат специальные карманы для реагентов, в которые они могут поместиться.Как только они попадают в ловушку внутри фермента, это помогает реакции, либо путем образования временных связей с реагентами, чтобы помочь им соединиться вместе, либо просто удерживая их достаточно близко друг к другу, чтобы фактически прореагировать и образовать продукт.

    Большинство ферментов находится внутри органических форм жизни, а это означает, что им не нужны высокие температуры для функционирования, в то время как металлические катализаторы, как правило, нуждаются в небольшом толчке энергии, чтобы заработать. Фактически, ферменты денатурируют или разрушаются, если нагреться до температуры, превышающей их оптимальную (для большинства случаев около 40 градусов, хотя некоторые бактериальные ферменты могут работать при 100 градусах).В некоторых случаях, например, в биологических стиральных порошках, это может быть огромным преимуществом, поскольку это означает, что для реакции требуется меньше энергии, и одежду можно стирать при более низких температурах. Однако в некоторых промышленных процессах для увеличения скорости реакции необходимы высокие температуры, поэтому охлаждение всего до 40 градусов нецелесообразно.

    Еще один важный момент, связанный с ферментами, заключается в том, что в отличие от металлических катализаторов они невероятно специфичны. Поскольку реагенты помещаются в карманы внутри фермента, каждый фермент может соответствовать только тем молекулам, которые он должен катализировать.А поскольку ферменты — это большие и сложные молекулы, не так-то просто спроектировать их так, чтобы они соответствовали нужным вам реагентам. Опять же, это нормально для биологических стиральных порошков, поскольку существует множество ферментов, которые эволюционировали, чтобы разрушать пятна от яиц, пятна крови и образовывать странные маленькие шарики на джемперах. Для химических процессов это может быть немного сложнее — немногие организмы эволюционировали, чтобы удалить токсичные газы из бензина или синтезировать диоксид серы.

    Ведется некоторая работа по разработке ферментов для конкретных целей, чтобы, надеюсь, увеличить количество реакций, которые можно катализировать с помощью биологических средств.Однако это не самая легкая работа в мире, поскольку ферменты состоят из массивных белковых цепей, сложенных странным и интересным образом, и изменение одной из них может иметь непредвиденные последствия для всей молекулы. Тем не менее, это захватывающая область исследований, имеющая значение как для промышленных и медицинских исследований, так и для академических.

    Ссылка на изображение 2.

    Другие статьи из серии Chemistry: Вода, силы Ван-дер-Ваальса, ионные связи, металлические связи, углерод, кислоты и pH

    Химические реакции в метаболических процессах

    Химические реакции в метаболических процессах

    Для того, чтобы произошла химическая реакция, реагирующие молекулы (или атомы) должны сначала столкнуться, а затем иметь достаточную энергию (энергию активации), чтобы вызвать образование новых связей.Хотя многие реакции могут происходить самопроизвольно, присутствие катализатора увеличивает скорость реакции, поскольку снижает энергию активации, необходимую для протекания реакции. Катализатор — это любое вещество, которое ускоряет реакцию, но само не претерпевает химических изменений. Поскольку катализатор не изменяется в результате реакции, его можно использовать снова и снова.

    Химические реакции, происходящие в биологических системах, называются метаболизмом. Метаболизм включает расщепление веществ (катаболизм), образование новых продуктов (синтез или анаболизм) или передачу энергии от одного вещества к другому. Метаболические процессы имеют следующие общие характеристики:

    • Ферменты действуют как катализаторы метаболических реакций. Ферменты — это белки, специфичные для определенных реакций. Стандартный суффикс для ферментов — «аза», поэтому легко определить ферменты, в которых используется это окончание (хотя у некоторых нет).Вещество, на которое действует фермент, называется субстратом. Например, фермент амилаза катализирует расщепление субстрата амилозы (крахмала) с образованием глюкозы. Модель с индуцированной подгонкой описывает, как работают ферменты. Внутри белка (фермента) есть активный сайт, с которым реагенты легко взаимодействуют из-за формы, полярности или других характеристик активного сайта. Взаимодействие реагентов (субстрата) и фермента заставляет фермент изменять форму.Новое положение помещает молекулы субстрата в положение, благоприятное для их реакции, и ускоряет образование продукта.
    • Аденозинтрифосфат (АТФ) является обычным источником энергии активации метаболических реакций. На рисунке 1 волнистые линии между двумя последними фосфатными группами молекулы АТФ указывают на высокоэнергетические связи. Когда АТФ поставляет энергию в реакцию, обычно в реакцию доставляется энергия последней связи.В процессе передачи этой энергии последняя фосфатная связь разрывается, и молекула АТФ превращается в АДФ (аденозиндифосфат) и фосфатную группу (обозначенную P i ). Напротив, новые молекулы АТФ собираются путем фосфорилирования, когда АДФ объединяется с фосфатной группой с использованием энергии, полученной от какой-либо богатой энергией молекулы (например, глюкозы).
    • Кофакторы — небелковые молекулы, которые помогают ферментам. Холофермент — это союз кофактора и фермента (называемый апоферментом, когда он входит в состав холофермента).Если кофакторы являются органическими, они называются коферментами и обычно действуют, чтобы отдавать или принимать какой-либо компонент реакции, часто электроны. Некоторые витамины являются коферментами или компонентами коферментов. Неорганические кофакторы часто представляют собой ионы металлов, например Fe ++ .

    Рис. 1. Высокоэнергетические связи аденозинтрифосфата (АТФ).

    ферментов — основы биологии

    Вещество, которое способствует протеканию химической реакции, называется катализатором , а молекулы, катализирующие биохимические реакции, называются ферментами .Большинство ферментов являются белками и выполняют важную задачу по снижению энергии активации химических реакций внутри клетки. Большинство реакций, важных для живой клетки, протекают слишком медленно при нормальных температурах, чтобы быть полезными для клетки. Без ферментов, ускоряющих эти реакции, жизнь не могла бы существовать. Ферменты делают это, связываясь с молекулами реагентов и удерживая их таким образом, чтобы облегчить процессы разрыва и образования химических связей. Важно помнить, что ферменты не изменяют, является ли реакция экзергонической (спонтанной) или эндергонической.Это потому, что они не изменяют свободную энергию реагентов или продуктов. Они только уменьшают энергию активации, необходимую для продолжения реакции ( Рис. 1 ). Кроме того, сам фермент не изменяется в результате реакции, которую он катализирует. После того, как одна реакция катализируется, фермент может участвовать в других реакциях.

    Рисунок 1 Ферменты снижают энергию активации реакции, но не изменяют свободную энергию реакции.

    Химические реагенты, с которыми связывается фермент, называются субстратами фермента .В зависимости от конкретной химической реакции может быть один или несколько субстратов. В некоторых реакциях один реагент-субстрат распадается на несколько продуктов. В других случаях два субстрата могут объединиться, чтобы создать одну большую молекулу. Два реагента также могут вступить в реакцию, и оба они станут модифицированными, но выходят из реакции в виде двух продуктов. Место внутри фермента, где связывается субстрат, называется активным сайтом фермента . Активный сайт — это место, где происходит «действие».Поскольку ферменты являются белками, в активном центре существует уникальная комбинация боковых цепей аминокислот. Каждая боковая цепь характеризуется разными свойствами. Они могут быть большими или маленькими, слабокислотными или основными, гидрофильными или гидрофобными, положительно или отрицательно заряженными или нейтральными. Уникальная комбинация боковых цепей создает очень специфическую химическую среду в активном центре. Эта специфическая среда подходит для связывания с одним конкретным химическим субстратом (или субстратами).

    Активные сайты подвержены влиянию местной среды.Повышение температуры окружающей среды обычно увеличивает скорость реакции, катализируемой ферментами или иначе. Однако температуры, выходящие за пределы оптимального диапазона, снижают скорость, с которой фермент катализирует реакцию. Горячие температуры в конечном итоге приведут к денатурированию ферментов , — необратимому изменению трехмерной формы и, следовательно, функции фермента ( Рисунок 8, ). Ферменты также подходят для наилучшего функционирования в определенном диапазоне pH и концентрации соли, и, как и в случае с температурой, экстремальные значения pH и концентрации соли могут вызывать денатурацию ферментов.

    Рис. 2 Тепло, прикладываемое к яйцу во время варки, необратимо денатурирует белки. (кредит: «K-Wall» / Flickr)

    Как правило, ферменты оптимально функционируют в среде, в которой они обычно находятся и используются. Например, фермент амилаза обнаружен в слюне, где его функция расщепляет крахмал (цепь полисахарид-углевод) на более мелкие сахара. Обратите внимание, что в этом примере амилаза является ферментом, крахмал — субстратом, а более мелкие сахара — продуктом. PH слюны обычно составляет 6.2 и 7,6, при этом среднее значение составляет примерно 6,7. Оптимальный pH амилазы составляет от 6,7 до 7,0, что близко к нейтральному (рис. 3). Оптимальная температура для амилазы близка к 37ºC (это температура человеческого тела).

    Рисунок 3 Влияние pH и температуры на активность фермента. Амилаза показана синим цветом на обоих графиках. (вверху) Амилаза (синий) имеет оптимальный pH около 7. Зеленый фермент с оптимальным pH около 2,3, может функционировать в желудке, где он очень кислый.(внизу) Амилаза (синий) имеет оптимальную температуру около 37 градусов по Цельсию. Оранжевый фермент, который имеет оптимальную температуру около 15 градусов по Цельсию (около 60F), может функционировать в растении, растущем на открытом воздухе.

    В течение многих лет ученые полагали, что связывание фермента с субстратом происходит простым «замком и ключом». Эта модель утверждает, что фермент и субстрат идеально сочетаются друг с другом за один мгновенный шаг. Однако текущие исследования подтверждают модель под названием индуцированная подгонка (, рис. 9, ).Модель индуцированной подгонки расширяет модель замка и ключа, описывая более динамическое связывание между ферментом и субстратом. Когда фермент и субстрат объединяются, их взаимодействие вызывает легкий сдвиг в структуре фермента, который образует идеальную структуру связывания между ферментом и субстратом.

    Когда фермент связывает свой субстрат, образуется комплекс фермент-субстрат. Этот комплекс снижает энергию активации реакции и способствует ее быстрому развитию одним из множества возможных способов.

    • На базовом уровне ферменты способствуют химическим реакциям, в которых участвует более одного субстрата, объединяя субстраты вместе в оптимальной ориентации для реакции.
    • Ферменты способствуют реакции своих субстратов, создавая оптимальную среду в активном центре для протекания реакции. Химические свойства, проистекающие из особого расположения R-групп (боковых цепей) аминокислот в активном центре, создают идеальную среду для реакции определенных субстратов фермента.
    • Комплекс фермент-субстрат также может снизить энергию активации за счет нарушения структуры связи, так что ее легче разорвать.
    • Наконец, ферменты могут также снижать энергию активации, принимая участие в самой химической реакции. В этих случаях важно помнить, что фермент всегда возвращается в исходное состояние по завершении реакции.

    Одним из отличительных свойств ферментов является то, что они в конечном итоге остаются неизменными в результате реакций, которые они катализируют.После того, как фермент катализирует реакцию, он высвобождает свой продукт (продукты) и может катализировать новую реакцию.

    Рис. 9 Модель индуцированной подгонки представляет собой корректировку модели «замок-и-ключ» и объясняет, как ферменты и субстраты претерпевают динамические модификации во время переходного состояния, чтобы увеличить сродство субстрата к активному центру.

    Казалось бы, идеальным иметь сценарий, при котором все ферменты организма существуют в изобилии и оптимально функционируют во всех клеточных условиях, во всех клетках и в любое время.Однако множество механизмов гарантирует, что этого не произойдет. Клеточные потребности и условия постоянно меняются от клетки к клетке и со временем меняются внутри отдельных клеток. Необходимые ферменты клеток желудка отличаются от ферментов жировых клеток, клеток кожи, клеток крови и нервных клеток. Кроме того, клетка пищеварительного органа намного усерднее обрабатывает и расщепляет питательные вещества в течение времени, которое следует за едой, по сравнению со многими часами после еды. Поскольку эти клеточные потребности и условия меняются, должны меняться количества и функциональность различных ферментов.

    Поскольку скорость биохимических реакций контролируется энергией активации, а ферменты ниже и определяют энергию активации химических реакций, относительные количества и функционирование различных ферментов в клетке в конечном итоге определяют, какие реакции будут протекать и с какой скоростью. Это определение строго контролируется в клетках. В определенных клеточных средах активность ферментов частично контролируется факторами окружающей среды, такими как pH, температура, концентрация соли и, в некоторых случаях, кофакторами или коферментами.

    Ферменты также можно регулировать способами, которые либо способствуют, либо снижают активность ферментов. Есть много видов молекул, которые подавляют или стимулируют функцию ферментов, и различные механизмы, с помощью которых они это делают. В некоторых случаях ингибирования фермента молекула ингибитора достаточно похожа на субстрат, чтобы она могла связываться с активным сайтом и просто блокировать связывание субстрата. Когда это происходит, фермент ингибируется посредством конкурентного ингибирования , потому что молекула ингибитора конкурирует с субстратом за связывание с активным центром.

    С другой стороны, при неконкурентном ингибировании молекула ингибитора связывается с ферментом в месте, отличном от активного сайта, называемом аллостерическим сайтом, но все же блокирует связывание субстрата с активным сайтом. Некоторые молекулы ингибитора связываются с ферментами в том месте, где их связывание вызывает конформационное изменение, которое снижает сродство фермента к его субстрату. Этот тип ингибирования называется аллостерическим ингибированием ( фиг. 10, ).Большинство аллостерически регулируемых ферментов состоят из более чем одного полипептида, что означает, что они имеют более одной белковой субъединицы. Когда аллостерический ингибитор связывается с областью фермента, все активные центры белковых субъединиц слегка изменяются, так что они связывают свои субстраты с меньшей эффективностью. Есть аллостерические активаторы, а также ингибиторы. Аллостерические активаторы связываются с участками фермента, удаленными от активного центра, вызывая конформационные изменения, которые увеличивают сродство активного сайта (ов) фермента к его субстрату (субстратам) ( Рисунок 10, ).

    Рис. 10 Аллостерическое ингибирование работает, косвенно индуцируя конформационные изменения активного сайта, так что субстрат больше не подходит. Напротив, при аллостерической активации молекула активатора изменяет форму активного центра, чтобы обеспечить лучшее прилегание субстрата.

    Многие ферменты не работают оптимально или даже не работают, если они не связаны с другими специфическими небелковыми вспомогательными молекулами. Они могут связываться либо временно посредством ионных или водородных связей, либо навсегда посредством более прочных ковалентных связей.Связывание с этими молекулами способствует оптимальной форме и функционированию соответствующих ферментов. Двумя примерами этих типов вспомогательных молекул являются кофакторы и коферменты . Кофакторы — это неорганические ионы, такие как ионы железа и магния. Коферменты — это органические вспомогательные молекулы, имеющие базовую атомную структуру, состоящую из углерода и водорода. Подобно ферментам, эти молекулы участвуют в реакциях, не меняясь сами, и в конечном итоге перерабатываются и используются повторно. Витамины являются источником коферментов.Некоторые витамины являются предшественниками коферментов, а другие действуют непосредственно как коферменты. Витамин С является прямым коферментом множества ферментов, которые участвуют в создании важной соединительной ткани — коллагена. Следовательно, функция фермента частично регулируется обилием различных кофакторов и коферментов, которые могут поступать с пищей организма или, в некоторых случаях, вырабатываться организмом.

    Если не указано иное, изображения на этой странице лицензированы OpenStax в соответствии с CC-BY 4.0.

    Текст адаптирован из: OpenStax, Концепции биологии. OpenStax CNX. 18 мая 2016 г. http://cnx.org/contents/[email protected]

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.