Stopa kemijske reakcije ovisi o mnogim čimbenicima, uključujući prirodu reakcijskih tvari, koncentraciju reakcijskih tvari, temperature, prisutnosti katalizatora. Razmotrite te čimbenike.

1). Priroda reagiranja tvari, Ako postoji interakcija između tvari s ionskim vezama, reakcija se odvija brže nego između tvari s kovalentnom vezom.

2.) Koncentracija sredstava za reaktanta, Da biste imali kemijsku reakciju, potrebno je sudar molekula reagirajućih tvari. To jest, molekule bi trebale biti tako blizu jedni drugima tako da se atomi jedne čestice osjećaju na sebi električnih polja drugih. Samo u ovom slučaju, elektroni će biti mogući i odgovarajuće preraspodjele atoma će biti mogući, kao posljedica toga što se formiraju molekule novih tvari. Dakle, stopa kemijskih reakcija je proporcionalna broj sudara, koji se javlja između molekula, a broj sudara, pak, proporcionalan je koncentraciji reaktivnih tvari. Na temelju eksperimentalnog materijala, norveških znanstvenika Guldberg i VAUG i neovisno o njima, ruski znanstvenici Beketon 1867. godine formulirali su glavni zakon kemijske kinetike - zakon glumačkih masa (ZDM): Na konstantnoj temperaturi, brzina kemijske reakcije je izravno proporcionalna produktu koncentracija sredstava za reaktanke u stupanj njihovih stehiometrijskih koeficijenata. Za opći slučaj:

zakon postojećih masa ima oblik:

Zove se zapis o zakonu aktivnih masa za ovu reakciju jednadžba kinetičke reakcije, U osnovi, kinetička jednadžba K je konstantna brzina reakcije, koja ovisi o prirodi reakcijskih tvari i temperature.

Većina kemijskih reakcija je reverzibilna. Tijekom takvih reakcija, njihovi proizvodi međusobno reagiraju na stvaranje polaznih materijala:

Izravna brzina reakcije:

Stopa obrnute reakcije:

U vrijeme ravnoteže:

Stoga zakon aktivnih masa u ravnotežnoj državi uzima oblik:

gdje je K reakcija ravnotežna konstanta.

3) Učinak temperature na brzinu reakcije, Brzina kemijskih reakcija, u pravilu se povećava kada se temperatura premaši. Razmotrite ovo na primjeru interakcije vodika s kisikom.

2N 2 + O 2 \u003d 2N 2

Na 20 ° C reakcijska brzina je gotovo jednaka nuli i to bi trebalo 54 milijarde godina tako da je interakcija prošla za 15%. Na 500 0 ° C za formiranje vode, potrebno je 50 minuta, a na 700 ° C reakcijski procesi odmah.

Izrađena je ovisnost o temperaturi reakcije na temperaturi pravilo gooff: Uz povećanje temperature, stopa reakcije 10 o povećava se u 2-4 puta. Zabilježeno je pravilo vant-hofle:

4) Utjecaj katalizatora, Brzina kemijske reakcije može se podesiti pomoću upotrebe katalizatori - tvari koje mijenjaju brzinu reakcije i ostaju nakon reakcije u konstantnoj količini. Promjena brzine reakcije u prisutnosti katalizatora naziva se kataliza. Razlikovati pozitivan (povećava se brzina reakcije) i negativan (Brzina reakcije smanjuje) katalizu. Ponekad se formira katalizator tijekom reakcije, takvi se postupci nazivaju autokatalitičkim. Razlikovati homogenu i heterogenu katalizu.

Za homogen Katalizator katalizatora i tvari reaktanta su u istoj fazi. Na primjer:

Za heterogen Katalizator katalizatora i reakcionarske tvari su u različitim fazama. Na primjer:

Heterogena kataliza povezana je s enzimskim procesima. Svi kemijski procesi koji se javljaju u živim organizmima katalizirani su enzimima, koji su proteini s određenim specijaliziranim značajkama. U otopinama u kojima dolaze enzimski procesi, ne postoji tipičan heterogeni medij zbog nedostatka jasno izražene površine faze particije. Takvi procesi odnose se na mikroheroeterogenu katalizu.

Mehanizmi propuštanja kemijskih transformacija i njihova brzina proučava kemijske kinetike. Kemijski procesi se pojavljuju u vremenu s različitim brzinama. Neki se brzo događaju, gotovo odmah, potrebno je jako dugo vremena za protok drugih.

U kontaktu s

Reakcija brzine - brzina od kojih se konzumira reagensi (njihova koncentracija se smanjuje) ili se reakcijski proizvodi formiraju u jedinici volumena.

Čimbenici koji mogu utjecati na brzinu kemijske reakcije

Kako će doći do brze kemijske interakcije, sljedeći čimbenici mogu utjecati na:

• koncentracija tvari;
• priroda reagensa;
• temperatura;
• prisutnost katalizatora;
• tlak (za reakcije u plinsko okruženje).

Prema tome, mijenja određene uvjete za protok kemijskog procesa, moguće je utjecati na brzinu će se proces teći.

U procesu kemijske interakcije, čestice reagirajućih tvari suočene su jedni s drugima. Broj takvih slučajnosti proporcionalan je broju čestica tvari u volumenu reakcijske smjese, a time i proporcionalno molarne koncentracije reagensa.

Zakon glumačkih masa Opisuje ovisnost o brzini reakcije iz molarnih koncentracija tvari koje ulaze u interakciju.

Za elementarnu reakciju (A + V → ...), ovaj zakon je izražen formulom:

υ \u003d k ∙ s ∙ s b,

gdje je k konstantan brzina; C a i c b - molarne koncentracije reagensa, A i V.

Ako je jedan od reaktora u krutom stanju, interakcija se javlja na površini faze particije, u vezi s tim, koncentracija krute tvari nije uključena u jednadžbu kinetičkog prava postojeće mase. Da bi se razumjelo fizičko značenje konstantne brzine, potrebno je prihvatiti C, A i c jednak 1. Zatim postaje jasno da je konstanta stopa jednaka reakcijskoj brzini u koncentracijama reagensa jednaka jednom.

Prirodni reagensi

Budući da su kemijske veze reagirajućih tvari uništene u procesu interakcije i nastaju nove veze reakcijskih proizvoda, odigrat će se priroda spojeva koji sudjeluju u reakciji spojeva i strukturu molekula reaktivnih tvari.

Površinska površina kontakta reagensa

Ova karakteristična kao površina površine krutih reagensa utječe reakcija, ponekad vrlo značajno. Mljevenje čvrste tvari omogućuje vam da povećate površinu kontakta reagensa i stoga ubrzajte tijek procesa. Područje kontakta topivih tvari lako se povećava otapanjem tvari.

Temperatura reakcije

Uz sve veću temperaturu, energija nalaženih čestica će se povećati, očito je da će se s povećanjem temperature i kemijski proces ubrzati. Vizualni primjer kako povećanje temperature utječe na proces interakcije tvari, možete pročitati podatke dane u tablici.

Tablica 1. Učinak promjene temperature na brzinu formiranja vode (O2 + 2N 2 → 2N 2 O)

Za kvantitativni opis načina na koji temperatura može utjecati na brzinu interakcije tvari koristite pravilo PAT-GOOFT. Pravilo o Vant-Hoffa je da s povećanjem temperature za 10 stupnjeva, ubrzanje se događa 2-4 puta.

Matematička formula koja opisuje pravilo PAT-GOOFT je kako slijedi:

Gdje je γ je koeficijent temperature kemijske brzine reakcije (γ \u003d 2-4).

No, mnogo točnije opisuje temperaturu ovisnost da je konstantna jednadžba brrenije:

Gdje je R konstanta univerzalne plinove, A je multiplikator određen reakcijom, E, aktivacijskom energijom.

Energija aktivacije naziva se takva energija koju molekula mora steći, tako da se pojavi kemijska transformacija. To jest, to je neka vrsta energetske barijere, koja će biti potrebna za prevladavanje molekula naiđenih u volumenu reakcije za preraspodjelu veza.

Energija aktivacije ne ovisi o vanjskim čimbenicima i ovisi o prirodi tvari. Vrijednost energije aktivacije do 40 - 50 KJ / MOL omogućuje da se tvari međusobno reagiraju. Ako energija aktivacije prelazi 120 km / molTvari (na normalnim temperaturama) reagiraju vrlo sporo. Promjena temperature dovodi do promjene broja aktivnih molekula, odnosno molekula koje su dosegle energiju veću od energije aktivacije, što znači da su sposobne za kemijske transformacije.

Djelovanje katalizatora

Katalizator se naziva tvar sposobna ubrzati proces, ali ne i dio svojih proizvoda. Kataliza (ubrzanje kemijske transformacije) je odvojen · homogeno, heterogeno. Ako su reagensi i katalizator u istim agregatnim stanjima, kataliza se naziva homogena, ako je u raznim, a zatim heterogena. Mehanizmi djelovanja katalizatora su raznoliki i prilično složeni. Osim toga, vrijedi napomenuti da je odabir djelovanja karakterizirani katalizatorima. To jest, isti katalizator, ubrzavanje jedne reakcije, ne može mijenjati brzinu drugog.

Pritisak

Ako su plinovitne tvari uključene u transformaciju, proces promjene tlaka u sustavu će utjecati na brzinu procesa , Ovo je zbogDa za plinovitosti reagensa, promjena tlaka dovodi do promjene koncentracije.

Eksperimentalno određivanje brzine kemijske reakcije

Moguće je odrediti brzinu kemijske transformacije eksperimentalno, s dobivanjem podataka o tome kako koncentracija tvari ulazi u reakciju ili se mijenja proizvode po jedinici vremena. Metode za dobivanje takvih podataka podijeljeni su u

• kemijski
• fizikalno-kemikalija.

Kemijske metode su vrlo jednostavne, dostupne i točne. Uz njihovu pomoć, brzina se određuje, izravno mjerenje koncentracije ili količine supstance reagensa ili proizvoda. U slučaju spore reakcije, kako bi se kontrolirao kako se reagens konzumira uzorcima. Nakon toga odredite sadržaj u uzorku reagensa. Nakon odabira uzoraka u jednakim vremenskim razdobljima moguće je dobiti podatke o promjeni u količini tvari u procesu interakcije. Najčešće koriste takve vrste analize kao titrimimetrija i gravimetriju.

Ako se reakcija odvija brzo, zatim odaberite uzorak, mora se zaustaviti. To se može učiniti hlađenjem, oštro uklanjanje katalizatoraTakođer možete razrijediti ili prevesti jedan od reagensa u nereaktivno stanje.

Metode fizikalno-kemijske analize u suvremenoj eksperimentalnoj kinetici koriste se češće od kemikalija. Uz njihovu pomoć, moguće je promatrati promjenu u koncentracijama tvari u stvarnom vremenu. U isto vrijeme, reakcija nije potrebna za zaustavljanje i odabir uzoraka.

Fizikalne kemijske metode temelje se na mjerenje fizičkog imovine, ovisno o kvantitativnom sadržaju u sustavu određene veze i mijenja se s vremenom. Na primjer, ako su plinovi uključeni u reakciju, tada se ta imovina može pritiskati. Također izmjerena električna vodljivost, indeks loma, apsorpcijski spektar tvari.

Neke kemijske reakcije se javljaju gotovo instant (eksplozija smjese kisik-vodika, reakcija ionske izmjene u vodenoj otopini), drugi - brzo (izgaranje tvari, interakcija cinka s kiselinom), treći je spor (željezo hrđajući, truli organski ostaci). Postoje tako spore reakcije da ih osoba jednostavno ne može vidjeti. Na primjer, transformacija granita u pijesku i glini događa se tijekom tisuća godina.

Drugim riječima, kemijske reakcije mogu teći s različitim ubrzati.

Ali što je reakcija brzine? Koja je točna definicija te vrijednosti i, što je najvažnije, njegov matematički izraz?

Cijena reakcije naziva se promjena u količini tvari po jedinici vremena u jednoj jedinici volumena. Matematički, ovaj izraz je napisan kao:

Gdje n 1 i n2 - količina tvari (krtica) u vremenu T 1 i t 2, odnosno, u volumenu sustava Vlan.

Koji će znak plus ili minus (±) stajati prije izražavanja brzine ovisi o promjeni u broju od kojih tvari izgledamo - proizvod ili reagens.

Očito je da se tijekom reakcije postoji potrošnja reagensa, to jest, njihov se broj smanjuje, dakle, za reagense, izraz (n 2 - n 1) uvijek je važno manje od nule. Budući da brzina ne može biti negativna vrijednost, u ovom slučaju prije izraza morate staviti znak "minus".

Ako pogledamo promjenu količine proizvoda, a ne reagensa, a zatim prije izraza za izračunavanje znaka brzine "minus" nije potreban, jer je izraz (n 2 - N 1) uvijek pozitivan u ovom slučaju, jer Količina proizvoda kao rezultat reakcije može se povećati samo.

Omjer količine tvari n. Na volumen u kojem se ta količina tvari naziva molarna koncentracija IZ:

Dakle, koristeći koncept molarske koncentracije i njenog matematičkog izraza, možete napisati drugu opciju za određivanje brzine reakcije:

Stopa reakcije naziva se promjena u molarnoj koncentraciji tvari kao posljedica protoka kemijske reakcije za jednokratnu jedinicu:

Čimbenici koji utječu na brzinu reakcije

Često je iznimno važno znati iz koje brzina jedne ili druge reakcije ovisi i kako utjecati na nju. Na primjer, industriji za rafiniranje ulja doslovno pobjeđuje za svaki dodatni polukruzi proizvoda po jedinici vremena. Uostalom, s obzirom na ogromnu količinu obrađenog nafte, čak i pola Apler teče u glavnu financijsku godišnju dobit. U nekim slučajevima, iznimno je važno usporiti bilo koju reakciju, posebno koroziju metala.

Pa što ovisi o brzini reakcije? To ovisi, neobično dovoljno, od mnogih različitih parametara.

Da bismo razumjeli ovo pitanje, prije svega, zamislimo što se događa kao rezultat kemijske reakcije, na primjer:

Navedena jednadžba reflektira proces u kojem se molekule tvari A i B, okrenute međusobno, tvore molekule tvari C i D.

To jest, nesumnjivo, da bi reakcija prolazila, barem, potrebno je sudariti molekule polaznih materijala. Očito, ako povećamo količinu molekula u jedinici volumena, broj sudara će se povećati na isti način kao i učestalost vaših sudara s putnicima u prepunom autobusu će se povećati u usporedbi s polupraznim.

Drugim riječima, stopa reakcije povećava se s povećanjem koncentracije reaktivnih tvari.

U slučaju kada jedan od reagensa ili nekoliko je odmah plinovi, brzina reakcije se povećava s povećanjem tlaka, budući da je tlak plina uvijek izravno proporcionalan koncentraciji njegovih molekula.

Međutim, sudar čestica je potrebno, ali ne uopće u dovoljnom stanju reakcije. Činjenica je da je prema izračunima, broj sudara molekula reagirajućih tvari u njihovoj razumnoj koncentraciji toliko je velika da bi sve reakcije trebale teći u trenutku. Međutim, u praksi se ne događa. U čemu je problem?

Činjenica je da ne svi sudari molekula reagensa nužno će biti učinkovite. Mnogi sudari su elastične - molekule odbijaju jedan od drugoga kao što su kuglice. Da bi reakcija prolazila, molekule moraju imati dovoljnu kinetičku energiju. Minimalna energija na koju molekule reagirajućih tvari trebaju osigurati da se reakcija prolazi naziva aktivacijskom energijom i naznačena kao e a. U sustavu koji se sastoji od velikog broja molekula, postoji distribucija energije molekula, neki od njih imaju nisku energiju, dio visoke i sredine. Od svih tih molekula, samo mali dio energetskih molekula premašuje aktivacijsku energiju.

Kao što je poznato iz tečaja fizike, temperatura je zapravo mjera kinetičke energije čestica, od kojih se tvar sastoji. To jest, brže se čestice kreću, komponenta tvari, što je viša temperatura. Dakle, očito je povećanje temperature u stvari, povećavamo kinetičku energiju molekula, kao rezultat kojih je udio molekula s energijom koji prelazi E a i njihov sudari dovest će do kemijske reakcije.

Činjenica pozitivnog učinka temperature na brzinu protoka reakcije u 19. stoljeću empirijski postavlja nizozemski kemičar Pals Hoff. Na temelju studija koje je održao, on je formulirao pravilo koje još uvijek nosi njegovo ime i zvuči kako slijedi:

Stopa bilo koje kemijske reakcije povećava se 2-4 puta s povećanjem temperature za 10 stupnjeva.

Matematički prikaz ovog pravila napisan je kao:

gdje V 2. i V 1. - Brzina na temperaturi t 2 i t 1, odnosno, i γ je temperaturni koeficijent reakcije, od kojih se vrijednost najčešće leži u rasponu od 2 do 4.

Često se brzina mnogih reakcija može poboljšati katalizatori.

Katalizatori - tvari ubrzavaju bilo koju reakciju i nisu konzistentne.

Ali kako katalizator uspije povećati brzinu reakcije?

Podsjetiti na aktivacijsku energiju e a. Molekule s energijom su manje od aktivacijske energije u odsutnosti katalizatora ne mogu međusobno djelovati. Katalizatori, promijenite put kroz koji je protok reakcije jednako kao iskusni vodič će otvoriti rutu ekspedicije ne izravno kroz planinu, već uz pomoć zaobilaznice, s rezultatom da čak i ti sateliti koji nisu imali dovoljno energije uspon na planinu će se moći preseliti na drugu stranu.

Unatoč činjenici da se katalizator ne troši tijekom reakcije, ipak je aktivan u njemu, formirajući međuprodukte s reagensima, ali do kraja reakcije vraća u prvobitno stanje.

Osim navedenih čimbenika koji utječu na brzinu reakcije, ako postoji granica odvajanja (heterogena reakcija) između reaktora, brzina reakcije ovisit će o području kontakta reagensa. Na primjer, zamislite granulu metalnog aluminija, koji je bačen u cijev s vodenom otopinom klorovodične kiseline. Aluminij je aktivni metal koji može reagirati s kiselinama s ne-oksidantima. S klorovodičnom kiselinom, jednadžba reakcije je sljedeća:

26 + 6HCl → 2alCl 3 + 3H2

Aluminij je kruta, i to znači da reakcija s klorovodičnom kiselinom ide samo na njezinu površinu. Očito, ako povećamo površinu, nakon što je valjao aluminijske granule u foliji, mi time osiguravamo veći broj atoma aluminija dostupnih za reakciju s kiselinom. Kao rezultat toga, brzina reakcije će se povećati. Slično tome, povećanje površine krutine može se postići mljevenjem u prah.

Također, brzina heterogene reakcije u kojoj krutina reagira s plinovitom ili tekućinom reagira, često ima pozitivan učinak, što je zbog činjenice da, kao rezultat miješanja, uklanjanja iz reakcijske zone akumuliraju molekule reakcije Proizvodi se postižu i postignut je novi dio molekula reagensa.

Potonji bi se također trebalo uočiti veliki učinak na stopu reakcije i prirodu reagensa. Na primjer, niža u tablici Mendeleev nalazi se alkalni metal, brže reagira s vodom, fluor među svim halogenom reagira najbrže s plinovitim vodikom, itd.

Sumiranje sve gore navedeno, brzina reakcije ovisi o sljedećim čimbenicima:

1) Koncentracija reagensa: Što je veća, to je veća brzina reakcije.

2) Temperatura: S povećanjem temperature, brzina svake reakcije povećava.

3) Područje kontakta reakcijskih tvari: što je veće područje kontakta reagensa, to je viša brzina reakcije.

4) miješanje ako reakcija nastaje medom s krutom tvari, a tekućina ili miješanje plina može ga ubrzati.

12. Kinetika enzimatskih reakcija

Kinetika enzimatskih reakcija je znanost o brzinama enzimskih reakcija, njihova ovisnost o različitim čimbenicima. Stopa enzimske reakcije određena je kemijskim količinom reagiranja supstrata ili dobivenog reakcijskog produkta po jedinici vremena po jedinici volumena pod određenim uvjetima:

gdje je v brzina enzimske reakcije, promjena u koncentraciji supstrata ili produkta reakcije, t vrijeme.

Stopa enzimske reakcije ovisi o prirodi enzima, koji određuje njegovu aktivnost. Što je veća aktivnost enzima, to je viša brzina reakcije. Djelatnost enzima određuje se brzinom reakcije kataliziranom enzimom. Mjera aktivnosti enzima je jedna standardna jedinica enzima. Jedna standardna jedinica enzima je takav enzim koji katalizira konverziju 1 umolnog supstrata na 1 minutu.

U procesu enzimatske reakcije, enzim (e) u interakciji s podlogom (e), kao rezultat, nastaje kompleks enzima-supstrata, koji se zatim raspao oslobađanjem enzima i produkta (p) reakcije :

Stopa enzimske reakcije ovisi o mnogim čimbenicima: od koncentracije supstrata i enzima, temperature, pH medija, prisutnost različitih regulatora koji se mogu povećati ili smanjiti aktivnost enzima.

Zanimljivo znati! Enzimi se koriste u medicini za dijagnosticiranje različitih bolesti. Uz infarkt miokarda, zbog oštećenja i propadanja srčanog mišića u krvi, sadržaj aspartattransaminaze enzima i alaninotransferaze oštro povećava. Identifikacija njihove aktivnosti omogućuje dijagnosticiranje ove bolesti.

Učinak koncentracije supstrata i enzim za brzinu enzimatske reakcije

Razmotrite utjecaj koncentracije supstrata na brzinu enzimske reakcije (Sl. 30.). Pri niskim koncentracijama supstrata, brzina je izravno proporcionalna njegovoj koncentraciji, dalje s povećanjem koncentracije, brzina reakcije povećava se sporije, a pri vrlo visokim koncentracijama supstrata, brzina gotovo ne ovisi o njegovoj koncentraciji i dostiže svoju maksimalnu vrijednost (V max). S takvim koncentracijama supstrata, sve enzimske molekule nalaze se u sklopu kompleksa enzima-supstrata, a postiže se potpuna zasićenost aktivnih enzima centara, zbog čega je stopa reakcije u ovom slučaju praktički neovisna o koncentraciji podloge.

Sl. 30. Ovisnost stope enzimske reakcije iz koncentracije supstrata

Grafikon ovisnosti enzimske aktivnosti iz koncentracije supstrata opisao je jednadžba Michaelis - Menten, koja je primila ime u čast istaknutih znanstvenika L. Mikhailis i M. Vensengen, koji je donio veliki doprinos proučavanju Kinetika enzimatskih reakcija,

gdje je v stopa enzimske reakcije; [S] - koncentracija supstrata; K-Mikhailis konstanta.

Razmotrite fizičko značenje konstante Michaelisa. Pod uvjetom da v \u003d ½ v max, dobivamo k m \u003d. Tako je konstanta Mihaelis jednaka koncentraciji supstrata, u kojoj je brzina reakcije jednaka pola maksimuma.

Stopa enzimske reakcije ovisi o koncentraciji enzima (Sl. 31). Ova ovisnost je pravocrtana.

Sl. 31. Ovisnost o stopi enzimske reakcije iz koncentracije enzima

Učinak temperature za brzinu enzimatske reakcije

Ovisnost stope enzimske reakcije na temperaturi prikazana je na Sl. 32.

Sl. 32. Ovisnost brzine enzimske reakcije na temperaturi.

Pri niskim temperaturama (približno 40-50 ° C), temperatura se povećava za svakih 10 ° C u skladu s vant-hoff pravilom je popraćeno povećanjem brzine kemijske reakcije u 2-4 puta. Na visokim temperaturama, više od 55 - 60 o s aktivnošću enzima je oštro smanjeno zbog toplinske denaturacije, a kao rezultat toga, postoji oštar smanjenje stope enzimatske reakcije. Maksimalna aktivnost enzima obično se promatra unutar 40 do 60 ° C. Temperatura u kojoj je aktivnost enzima maksimalna, naziva se optimalna temperatura. Optimičnost temperature enzima termofilnih mikroorganizama je u području viših temperatura.

Utjecaj pH na brzinu enzimske reakcije

Grafikon ovisnosti o enzimskoj aktivnosti iz pH je prikazana na Sl. 33.

Sl. 33. Utjecaj pH za enzimsku brzinu reakcije

Raspored ovisnosti o pH ima oblik u obliku zvona. PH vrijednost u kojoj je enzimska aktivnost maksimalna ph-optimalno enzim. PH-optimalne vrijednosti za različite enzime šire se.

Priroda ovisnosti o enzimskoj reakciji iz pH određena je činjenicom da ovaj pokazatelj utječe na:

a) ionizacija aminokiselinskih ostataka uključenih u katalizu,

b) ionizacija podloge,

(c) konformacija enzima i njegovog aktivnog centra.

Inhibicija enzima

Brzina enzimatske reakcije može se smanjiti nizom kemikalija nazvanih inhibitori, Neki inhibitori su otrovi za osobu, na primjer, cijanidi, drugi - koriste se kao medicinske pripravke.

Inhibitori se mogu podijeliti u dvije glavne vrste: nepovratan i reverzibilan, Neobični inhibitori (i) su povezani s enzimom s formiranjem kompleksa, čiji je disocijacija s obnovom enzimske aktivnosti nemoguće:

Primjer nepovratnog inhibitora je diizopropilfluorfosfat (DFF). DFF inhibira enzim acetilkolinesterazu, koji igra važnu ulogu u prijenosu živčanog impulsa. Ovaj inhibitor komunicira s serinskim aktivnim središtem enzima, čime se blokira aktivnost potonjeg. Kao rezultat toga, sposobnost neurona neurona živčanih stanica je poremećena da provede živčani impuls. DFF je jedna od prvih tvari neuro-paralitičkog djelovanja. Na temelju toga stvorio je niz relativno netoksičnih za ljude i životinje insekticidi -tvari otrovne za insekte.

Reverzibilni inhibitori, za razliku od nepovratnih, pod određenim uvjetima mogu se lako odvojiti od enzim. Aktivnost potonjeg je obnovljena:

Među reverzibilnim inhibitorima konkurentan i nenatjecateljski Inhibitori.

Konkurentski inhibitor, biti strukturni analog supstrata, interaktivno je s aktivnim središtem enzima i na taj način preklapa pristup podloge na enzim. U tom slučaju, inhibitor nije podvrgnut kemijskim transformacijama i veže se na enzim reverzibilno. Nakon disocijacije EI kompleksa, enzim se može kontaktirati ili s supstratom i pretvoriti ga ili s inhibitorom (sl. 34.). Budući da se supstrat i inhibitor natječu za mjesto u aktivnom centru, takva se inhibicija naziva konkurentnim.

Sl. 34. Mehanizam djelovanja inhibitora konkurencije.

Konkurentni inhibitori se koriste u medicini. Pripravci sulfonamida su prethodno bili široko korišteni za borbu protiv zaraznih bolesti. Oni su bliski u svojoj strukturi para-aminobenzojeva kiselina (PABK), potreban čimbenik rasta mnogih patogenih bakterija. PABK je prekursor folne kiseline, koja služi kao kofaktor brojnih enzima. Sulfanimidni lijekovi djeluju kao konkurentni inhibitor sinteze folne kiseline enzima iz PABK i time potiskuju rast i reprodukciju patogenih bakterija.

Ne-konkurentni inhibitori na strukturi nisu slični supstratu i u formiranju EI interakcija ne s aktivnim središtem, već s drugim dijelom enzima. Interakcija inhibitora s enzimom dovodi do promjene u strukturi potonjeg. Formiranje kompleksa EI je reverzibilna, pa nakon njegovog propadanja enzim ponovno može napasti podlogu (sl. 35).

Sl. 35. Mehanizam djelovanja nekonkurentnog inhibitora

CN cijanid može djelovati kao nekonkurentni inhibitor. Veže se na metalne ione koji pripadaju promotivnim skupinama i potiskuju aktivnost ovih enzima. Trovanje cijanidom je izuzetno opasno. Mogu dovesti do fatalnog ishoda.

Alosterski enzimi

Pojam "alosterić" dolazi od grčkih riječi allo - drugi, stereo - zemljište. Dakle, alto-kruti enzimi zajedno s aktivnim središtem imaju još jedan centar koji se zove alosterski centar (Sl. 36). Tvari sposobne za promjenu aktivnosti enzima povezane su s alosterskim centrom, te tvari pozivaju alosterski efektori, Efektor su pozitivni - enzimski aktiviranje i negativno - inhibitorni, tj. Snižavanje aktivnosti enzima. Neki alto-kruti enzimi mogu biti izloženi dva ili više efektora.

Sl. 36. Struktura alosterskih enzima.

Regulacija multimerme sustava

Neke enzime dogovoreni, ujedinjujući u multimenimenskim sustavima u kojima svaki enzim katalizira određenu fazu metaboličkog puta:

MultiMenza sustav ima enzim koji određuje brzinu cjelokupne reakcijske sekvence. Ovaj enzim je obično potpuno i na početku mataboličkog puta. Sposoban je dobiti različite signale, kako za povećanje i smanjenje brzine katalizirane reakcije, čime se podešava brzinu cijelog procesa.

Pitanje 1. Koje se tvari nazivaju katalizatorima?

Tvari koje mijenjaju brzinu kemijske reakcije, preostale su do kraja nepromijenjene, nazivaju se katalizatori.

Pitanje 2. Kakvu ulogu igraju enzime u ćeliji?

Enzimi - Biološki katalizatori ubrzavaju kemijske reakcije u živu ćeliju. Molekule samog enzima sastoje se samo od proteina, drugi uključuju protein i spoj ne-virološke prirode (organski - koenzim ili anorganski - iona različitih metala). Enzimi su strogo specifični: svaki enzim katalizira određenu vrstu reakcija u kojima su uključene određene vrste molekula supstrata.

Pitanje 3. Iz kojih čimbenika može ovisiti o stopi enzimatskih reakcija?

Stopa enzimatskih reakcija uvelike ovisi o koncentraciji enzima, prirodu tvari, temperature, tlaka, srednje reakcije (kiselina ili alkalna).

U mnogim enzima pod određenim uvjetima, na primjer, u prisutnosti molekula određenih tvari, konfiguracija aktivnog centra mijenja, što im omogućuje da pruže najveću enzimsku aktivnost.

Pitanje 4. Zašto većina enzima na visokoj temperaturi gubi katalitička svojstva?

Visokotemperaturni medij, u pravilu, uzrokuje denaturaciju proteina, tj. Povreda njegove prirodne strukture. Stoga, na visokim temperaturama, većina enzima gubi katalitička svojstva.

Pitanje 5. Zašto nedostatak vitamina uzrokuje kršenje u procesima života tijela?

Mnogi vitamini su dio enzima. Stoga, nedostatak u tijelu vitamina dovodi do slabljenja aktivnosti enzima u stanicama, te stoga može uzrokovati kršenje u procesima vitalne aktivnosti.

1.8. Biološki katalizatori

Ova stranica je tražila:

• kakvu ulogu igraju enzimi u kavezu
• koje se tvari nazivaju katalizatorima
• zašto većina enzima na visokoj temperaturi
• iz kojih čimbenika može ovisiti brzina enzimskih reakcija
• zašto većina enzima na visokoj temperaturi gubi