Szybkość reakcji chemicznej zależy od wielu czynników, w tym charakteru substancji reagentów, stężenie substancji reagujących, temperaturę, obecność katalizatorów. Rozważ te czynniki.

1). Charakter reagowania substancji. Jeśli istnieje interakcja między substancjami z wiązaniem jonowym, reakcja przebiega szybciej niż między substancjami z wiązaniem kowalencyjnym.

2.) Stężenie substancji reagentów. Aby mieć reakcję chemiczną, kolizja cząsteczek substancji reagujących jest konieczna. Oznacza to, że cząsteczki powinny być tak blisko siebie, aby atomy jednej cząstki były odczuwane na samych polach elektrycznych drugiej. Dopiero w tym przypadku elektrony będą możliwe, a odpowiednie przegrupowania atomów będzie możliwe, w wyniku czego powstają cząsteczki nowych substancji. Zatem stawka reakcji chemicznych jest proporcjonalna do liczby kolizji, która występuje między cząsteczkami, a liczba kolizji z kolei jest proporcjonalna do stężenia substancji reakcyjnych. Na podstawie materiałów eksperymentalnych, norweskich naukowców Guldberga i Vaug i niezależnie od nich, rosyjscy naukowcy z Beketova w 1867 r. Sformułowała główne prawo kinetyki chemicznej - prawo działających mas (ZDM): W stałej temperaturze szybkość reakcji chemicznej jest bezpośrednio proporcjonalna do produktu stężenia substancji reagentów w stopniu ich współczynników stechiometrycznych. Dla ogólnego przypadku:

prawo istniejących mas ma formę:

Nazywany jest zapis prawa aktywnych mas tej reakcji główne równanie reakcji kinetycznej. Zasadniczo równanie kinetyczne K jest stałą szybkością reakcji, która zależy od charakteru substancji reakcyjnych i temperatury.

Większość reakcji chemicznych jest odwracalna. Podczas takich reakcji ich produkty reagują ze sobą do tworzenia materiałów wyjściowych:

Bezpośrednia prędkość reakcji:

Odwróć szybkość reakcji:

W czasie równowagi:

Stąd prawo masowych mas w stanie równowagi ma formę:

gdzie k jest stałą równowagi reakcyjnej.

3) Wpływ temperatury w szybkość reakcji. Szybkość reakcji chemicznych, z reguły wzrasta, gdy temperatura zostanie przekroczona. Rozważ to na przykładzie interakcji wodoru z tlenem.

2N 2 + O2 \u003d 2N 2

W 20 0 wskaźnik reakcji jest prawie równy zero i zajęłoby 54 miliardów lat, tak aby interakcja przeszła o 15%. W 500 0 ° C W przypadku formacji wodnej będzie potrzebować 50 minut, a przy 700 0 procesów reakcji natychmiast.

Wyrażona jest zależność szybkości reakcji temperatury reguła Vant-Gooff: Wraz z wzrostem temperatury, 10 o wskaźnik reakcji wzrasta w ciągu 2-4 razy. Reguła Vant-Hoffa jest rejestrowana:

4) Wpływ katalizatorów.. Prędkość reakcji chemicznej można regulować za pomocą katalizatory - substancje, które zmieniają szybkość reakcji i pozostały po reakcji w stałej ilości. Zmiana szybkości reakcji w obecności katalizatora jest nazywana katalizą. Rozróżniać pozytywny (stopa reakcji wzrasta) i negatywny (Stopa reakcji zmniejsza) katalizę. Czasami katalizator powstaje podczas reakcji, takie procesy nazywane są autokatalitykiem. Odróżnić homogeniczną i heterogeniczną katalizę.

Dla homogeniczny Catalizator katalizy i substancje reagentów są w tej samej fazie. Na przykład:

Dla heterogeniczny Katalizator katalizy i substancje reagentów są w różnych fazach. Na przykład:

Heterogeniczna kataliza wiąże się z procesami enzymatycznymi. Wszystkie procesy chemiczne występujące w żywych organizmach są katalizowane przez enzymy, które są białkami z pewnymi specjalistycznymi cechami. W rozwiązaniach, w których nadchodzą procesy enzymatyczne, nie ma typowego heterogenicznego medium ze względu na brak wyraźnie wyraźnej powierzchni partycji fazy. Takie procesy odnoszą się do katalizy mikroheterogenicznej.

Mechanizmy wycieku przemian chemicznych i ich prędkości badają kinetykę chemiczną. Procesy chemiczne występują w czasie z różnymi prędkościami. Niektóre zdarzają się szybko, prawie natychmiast, trwa bardzo długi czas na przepływ innych.

W kontakcie z

Reakcja prędkości - szybkość zużycia odczynników (ich stężenie jest zmniejszone) lub produkty reakcji są utworzone w jednostce objętościowej.

Czynniki, które mogą wpływać na szybkość reakcji chemicznej

Aby wystąpić szybka interakcja chemiczna, mogą wpływać na następujące czynniki:

• stężenie substancji;
• charakter odczynników;
• temperatura;
• obecność katalizatora;
• ciśnienie (do reakcji w środowisku gazowym).

Zatem zmianę pewnych warunków przepływu procesu chemicznego, możliwe jest wpłynięcie na szybkość przepływu procesu.

W procesie interakcji chemicznej cząstki substancji reagujących w obliczu sobie nawzajem. Liczba takich zbiegów jest proporcjonalna do liczby cząstek substancji w objętości mieszaniny reakcji, a zatem proporcjonalnie stężenia molowe odczynników.

Prawo działających mas Opisuje zależność szybkości reakcji z stężenia molowego substancji wchodzących do interakcji.

W przypadku reakcji podstawowej (A + V → ...) ustawa ta jest wyrażona wzorem:

υ \u003d k ∙ z ∙ s b,

gdzie k jest stałą prędkością; C A i C B - stężenia molowe odczynników, A i V.

Jeżeli jeden z reaktorów jest w stanie stałym, interakcja występuje na powierzchni partycji fazy, w związku z tym, stężenie substancji stałej nie jest zawarte w równaniu prawa kinetycznego istniejącej masy. Aby zrozumieć fizyczne znaczenie stałej prędkości, konieczne jest zaakceptowanie C, A i C równy 1. Następnie staje się jasne, że stała szybkość jest równa szybkości reakcji w stężeniach odczynników równych jednej.

Odczynniki natury.

Ponieważ wiązania chemiczne substancji reagujących są zniszczone w procesie interakcji, a powstają nowe obligacje produktów reakcji, charakter połączeń uczestniczących w reakcji związków i strukturę cząsteczek substancji reakcji.

Powierzchnia powierzchni styku odczynników

Ta cecha jako powierzchnia powierzchni stałych odczynników jest dotkniętych reakcją, czasami dość znacząco. Szlifowanie substancji stałej umożliwia zwiększenie powierzchni kontaktu odczynników, a zatem przyspieszyć przebieg procesu. Obszar kontaktu substancji rozpuszczalnych jest łatwo zwiększany przez rozpuszczenie substancji.

Temperatura reakcji

Wraz ze wzrostem temperatury energia napotkanych cząstek wzrośnie, oczywiste jest oczywiste, że wraz z rosnącą temperaturą i procesem chemicznym zostaną przyspieszone. Wizualny przykład sposobu wzrostu temperatury wpływa na proces interakcji substancji, możesz odczytać dane podane w tabeli.

Tabela 1. Wpływ zmiany temperatury na współczynnik tworzenia wody (O2 + 2N 2 → 2N 2 O)

W przypadku ilościowego opisu, w jaki sposób temperatura może wpływać na szybkość interakcji substancji, użyj reguły Vant-GOOFF. Reguła Vant-Hoffa jest to, że ze wzrostem temperatury o 10 stopni, przyspieszenie występuje 2-4 razy.

Wzór matematyczny opisujący regułę Vant-GOOFF jest następujący:

Gdzie γ jest współczynnikiem temperatury szybkości reakcji chemicznej (γ \u003d 2-4).

Ale znacznie dokładniej opisuje zależność temperatury równości ciągłej prędkości ARRHENIUS:

Gdzie R oznacza uniwersalną stałą gazu, a jest mnożnikiem określonym przez reakcję, E, A - Energy aktywacji.

Energia aktywacji nazywana jest taką energią, że cząsteczka musi nabyć, tak że wystąpiła transformacja chemiczna. Oznacza to, że jest to rodzaj bariery energetycznej, która będzie konieczna do przezwyciężenia cząsteczek napotkanych w objętości reakcji na redystrybucję połączeń.

Energia aktywacji nie zależy od czynników zewnętrznych i zależy od charakteru substancji. Wartość energii aktywacyjnej do 40 - 50 kJ / mol pozwala substancji, aby odpowiedzieć na siebie całkiem aktywnie. Jeśli energia aktywacji przekracza 120 kJ / molSubstancje (w normalnych temperaturach) będą reagować bardzo powoli. Zmiana temperatury prowadzi do zmiany liczby aktywnych cząsteczek, czyli cząsteczki, które osiągnęły energię większą niż energię aktywacyjną, co oznacza, że \u200b\u200bsą zdolne do transformacji chemicznych.

Katalizator działań

Katalizator nazywa się substancją zdolną do przyspieszenia procesu, ale nie części jego produktów. Kataliza (przyspieszenie transformacji chemicznej) jest oddzielone · homogenicznym, heterogenicznym. Jeśli odczynniki i katalizator znajdują się w tych samych stanach kruszywa, kataliza nazywana jest jednorodna, jeśli w różnych, potem heterogenicznych. Mechanizmy działania katalizatorów są zróżnicowane i dość kompleksowe. Ponadto warto zauważyć, że wybór działań charakteryzuje się katalizatorami. To jest ten sam katalizator, przyspieszając jedną reakcję, może nie zmieniać prędkości drugiej.

Nacisk

Jeśli w transformacji biorą udział substancje gazowe, wówczas proces zmian ciśnienia w systemie wpłynie na szybkość procesu . To dlatego, żeŻe w przypadku odczynników gazowych zmiana ciśnienia prowadzi do zmiany koncentracji.

Eksperymentalne określenie prędkości reakcji chemicznej

Możliwe jest określenie szybkości transformacji chemicznej eksperymentalnie, po uzyskaniu danych o tym, jak stężenie substancji wchodzących do reakcji lub zmian produktów na jednostkę czasu. Metody uzyskania takich danych są podzielone na

• chemiczny
• physico-chemiczny.

Metody chemiczne są dość proste, dostępne i dokładne. Z ich pomocą, usierana jest prędkość, bezpośrednio mierząc stężenie lub ilość substancji odczynników lub produktów. W przypadku powolnej reakcji, aby kontrolować, jak odczynnik jest spożywany przez próbki. Po tym określenie treści w próbce odczynnika. Po wybraniu próbek w równych okresach, możliwe jest uzyskanie danych o zmianie ilości substancji w procesie interakcji. Najczęściej stosuje takie typy analizy jak mirymimetria i grawimetry.

Jeśli reakcja przebiega szybko, aby wybrać próbkę, należy go zatrzymać. Można to zrobić przez chłodzenie, ostre usuwanie katalizatoraMożesz także rozcieńczyć lub przetłumaczyć jeden z odczynników do stanu niereaktywnego.

Metody analizy fizykochemicznej w nowoczesnej kinetyce eksperymentalnej stosuje się częściej niż chemiczna. Z ich pomocą możliwe jest obserwowanie zmian stężeń substancji w czasie rzeczywistym. Jednocześnie reakcja nie jest konieczna do zatrzymania i wyboru próbek.

Metody fizyko-chemiczne opierają się na pomiarze właściwości fizycznej w zależności od zawartości ilościowej w systemie określonego połączenia i różni się z czasem. Na przykład, jeśli gazy są zaangażowane w reakcję, to ta właściwość może być ciśnieniem. Zmierzona przewodność elektryczna, wskaźnik załamania światła, widma absorpcyjne substancji.

Niektóre reakcje chemiczne występują prawie natychmiast (eksplozja mieszaniny wodoru tlenu, reakcja wymiany jonowej w roztworze wodnym), druga - szybko (spalanie substancji, interakcja cynku z kwasem), trzeci jest powolny (żelazo Rdzewieje, gnijące resztki organiczne). Są tak powolne reakcje, które osoba po prostu nie widzi ich. Na przykład transformacja granitu w piasku i glinie występuje ponad tysiące lat.

Innymi słowy, reakcje chemiczne mogą płynąć z innymi prędkość.

Ale co to jest reakcja prędkości? Jaka jest dokładna definicja tej wartości i, co najważniejsze, jego matematyczne wyrażenie?

Szybkość reakcji nazywana jest zmianą ilości substancji na jednostkę czasu w jednej jednostce objętościowej. Matematycznie, wyrażenie to jest napisane jako:

Gdzie n 1 i n2 - ilość substancji (mola) w czasie T 1 i T2, odpowiednio w objętości systemu V..

Jaki znak plus lub minus (±) stanie się przed wyrażeniem prędkości zależy od zmiany liczby, które substancje wyglądamy - produkt lub odczynnik.

Jest oczywiste, że podczas reakcji istnieje zużycie odczynników, czyli ich liczba zmniejsza się zatem do odczynników, wyrażenie (N2 - N 1) zawsze ma mniej niż zero. Ponieważ prędkość nie może być wartością ujemną, w tym przypadku przed wyrażeniem, musisz umieścić znak "minus".

Jeśli spojrzymy na zmianę ilości produktu, a nie odczynnika, a następnie przed wyrażeniem obliczania znaku prędkości "minus" nie jest wymagane, ponieważ wyrażenie (N2 - N 1) jest zawsze pozytywne w tym przypadku, ponieważ Ilość produktu w wyniku reakcji może tylko zwiększyć.

Stosunek ilości substancji n. Do objętości, w której ta ilość substancji nazywana jest stężenie molowym Z:

Tak więc, stosując koncepcję stężenia molowego i jego wyrażenia matematycznego, możesz napisać inną opcję określania prędkości reakcji:

Szybkość reakcji nazywana jest zmianą stężenia molowego substancji w wyniku przepływu reakcji chemicznej dla jednej jednostki jednorazowej:

Czynniki wpływające na szybkość reakcji

Często ważne jest, aby wiedzieć, z którego zależy szybkość jednej lub innej reakcji i jak wpływać na to. Na przykład przemysł rafinacji ropy naftowej dosłownie bije dla każdego dodatkowego półrocza produktu na jednostkę czasu. W końcu biorąc pod uwagę ogromną ilość przetworzonej ropy naftową, nawet pół APLER przepływa do głównego rocznego zysku finansowego. W niektórych przypadkach niezwykle ważne jest spowolnienie każdej reakcji, w szczególności korozji metali.

Od czego zależy wskaźnik reakcji? To zależy, co dziwne, od wielu różnych parametrów.

Aby zrozumieć ten problem, przede wszystkim wyobraźmy sobie, co dzieje się w wyniku reakcji chemicznej, na przykład:

Równanie napisane powyżej odzwierciedla proces, w których cząsteczki substancji A i B, zwrócone na siebie, tworzą cząsteczki substancji C i D.

To jest niewątpliwie, w celu przynajmniej reakcji, konieczne jest zderzenie cząsteczek materiałów wyjściowych. Oczywiście, jeśli zwiększymy ilość cząsteczek w jednostce objętościowej, liczba kolizji wzrośnie w taki sam sposób, jak częstotliwość twoich kolizji z pasażerami w zatłoczonym magistrali wzrośnie w porównaniu do półpustych.

Innymi słowy, szybkość reakcji wzrasta wraz ze wzrostem stężenia substancji reagujących.

W przypadku, gdy jeden z odczynników lub kilku są bezpośrednio gazów, szybkość reakcji wzrasta wraz ze wzrostem ciśnienia, ponieważ ciśnienie gazu jest zawsze bezpośrednio proporcjonalne do stężenia jego cząsteczek.

Jednak kolizja cząstek jest konieczna, ale wcale w ogóle w wystarczającym stanie reakcji. Faktem jest, że zgodnie z obliczeniami liczba kolizji cząsteczek substancji reagujących w ich rozsądnym stężeniu jest tak duża, że \u200b\u200bwszystkie reakcje powinny przepływać w jednej chwili. Jednak w praktyce się nie dzieje. W czym problem?

Faktem jest, że nie wszystkie zderzenie cząsteczek odczynników będą koniecznie skuteczne. Wiele kolizji jest elastyczne - cząsteczki odbijają się od siebie jak kulki. W celu przekazania reakcji, cząsteczki muszą mieć wystarczającą energię kinetyczną. Minimalna energia, do której należy zapewnić, aby przepustki reakcyjne są nazywane energią aktywacyjną i jest wskazany jako e. W systemie składającym się z dużej liczby cząsteczek, istnieje dystrybucja cząsteczek energetycznych, niektóre z nich mają niską energię, część wysoką i środkową. Ze wszystkich tych cząsteczek tylko niewielka część cząsteczek energetyczna przekracza energię aktywacyjną.

Jak wiadomo z zakresu fizyki, w rzeczywistości temperatura jest miarą energii kinetycznej cząstek, z których składa się substancja. Oznacza to, że szybsze cząstki poruszają się, składnik substancji, tym wyższa temperatura. Zatem oczywiście zwiększa temperaturę, zwiększamy energię kinetyczną cząsteczek, w wyniku której proporcja cząsteczek z energią przekraczającą E A i ich zderzenie doprowadzi do reakcji chemicznej.

Fakt pozytywnego wpływu temperatury na szybkość przepływu reakcji z powrotem w XIX wieku empirycznie ustawił holenderski chemik Vant Hoff. Opierając się na studiach posiadanych przez niego, sformułował regułę, która nadal niesie jego imię i brzmi następująco:

Szybkość jakiejkolwiek reakcji chemicznej wzrasta 2-4 razy wraz ze wzrostem temperatury o 10 stopni.

Wyświetlanie matematyczne tej zasady jest napisane jako:

gdzie V2. i V1. - Prędkość w temperaturze T2 i T1, odpowiednio i γ jest współczynnikiem temperatury reakcji, której wartość najczęściej leży w zakresie od 2 do 4.

Często prędkość wielu reakcji może być wzmocniona za pomocą katalizatory.

Katalizatory - substancje przyspieszające każdą reakcję i nie są spójne.

Ale w jaki sposób katalizator udaje się zwiększyć szybkość reakcji?

Przypomnij sobie energię aktywacyjną e a. Cząsteczki z energią są mniejsze niż energia aktywacyjna w przypadku braku katalizatora nie może współdziałać ze sobą. Katalizatory, zmieniają ścieżkę, przez którą przepływy reakcyjne są tak samo doświadczonym przewodnikiem, utoruje drogę ekspedycyjną, która nie bezpośrednio przez górę, ale przy pomocy szlaku obejściowego, dzięki czemu nawet te satelity, które nie mają wystarczającej ilości energii Wspinaj się na górę, będzie mogła przenieść się do drugiej jej boku.

Pomimo faktu, że katalizator nie jest wydawany podczas reakcji, jednak potrzeba w nim aktywnej części, tworząc związki pośrednie z odczynnikami, ale do końca reakcji powraca do swojego stanu pierwotnego.

Oprócz powyższych czynników wpływających na szybkość reakcji, jeśli istnieje granica oddzielania (reakcja heterogeniczna) między reaktorami, szybkość reakcji będzie zależała od obszaru kontaktu odczynników. Na przykład wyobraź sobie granulkę metalową aluminiową, która została rzucona do rury z wodnym roztworem kwasu solnego. Aluminium jest aktywnym metalem, który jest w stanie reagować z kwasami z nietleniaczami. W przypadku kwasu chlorowodorowego równanie reakcji jest następujące:

2AL + 6HCL → 2ALCL 3 + 3H 2

Aluminium jest stałym, co oznacza, że \u200b\u200breakcja z kwasem chlorowodorowym idzie tylko na jego powierzchni. Oczywiście, jeśli zwiększymy powierzchnię, po zwalnianiu granulek aluminium w folii, zapewniamy większe liczbę atomów aluminiowych dostępnych do reakcji z kwasem. W rezultacie szybkość reakcji wzrośnie. Podobnie wzrost powierzchni ciała można osiągnąć przez szlifowanie go w proszku.

Również prędkość heterogenicznej reakcji, w której stałe reaguje z reakcją gazową lub cieczą, często ma pozytywny wpływ, który jest spowodowany faktem, że w wyniku mieszania, usuwanie z strefy reakcyjnej gromadzącej się cząstecy reakcji Osiągnięto produkty i osiągnięta jest nowa część cząsteczek odczynników.

Ten ostatni należy również zauważyć ogromny wpływ na szybkość reakcji i charakteru odczynników. Na przykład, niższa w tabeli MendeleEV znajduje się metal alkaliczny, tym szybciej reaguje z wodą, fluor wśród wszystkich fluorowca reaguje najszybciej z gazowym wodorem itp.

Podsumowując wszystkie powyższe, szybkość reakcji zależy od następujących czynników:

1) Stężenie odczynników: im wyższa, tym większa szybkość reakcji.

2) Temperatura: Wraz ze wzrostem temperatury prędkość dowolnej reakcji wzrasta.

3) Obszar kontaktu substancji reagentów: Im większy obszar kontaktu odczynników, tym wyższa szybkość reakcji.

4) Mieszanie, jeśli reakcja występuje miód o substancji stałej, a mieszanie cieczy lub gazu może to przyspieszyć.

§ 12. Kinetyka reakcji enzymatycznych

Kinetyka reakcji enzymatycznych jest nauka o prędkościach reakcji enzymatycznych, ich zależność od różnych czynników. Szybkość reakcji enzymatycznej jest określana przez substancję chemiczną podłoża reakcyjnego lub wynikowy produkt reakcji na jednostkę czasu na jednostkę objętości w pewnych warunkach:

w przypadku gdy V jest prędkością reakcji enzymatycznej, zmiana stężenia podłoża lub produkt reakcji, T jest czas.

Szybkość reakcji enzymatycznej zależy od charakteru enzymu, który określa jego działalność. Im wyższa aktywność enzymu, tym wyższa stawka reakcji. Aktywność enzymu zależy od szybkości reakcji katalizowany przez enzym. Miara aktywności enzymu jest jedną standardową jednostką aktywności enzymatycznej. Jedna standardowa jednostka aktywności enzymu jest taki enzym, który katalizuje konwersję podłoża 1 μmol na 1 minutę.

W procesie reakcji enzymatycznej enzym (E) wchodzi w interakcje z podłożem (a), w wyniku czego utworzono kompleks enzyma-substrata, który jest następnie zepsuty z uwalnianiem enzymu i produktu (P) reakcji :

Szybkość reakcji enzymatycznej zależy od wielu czynników: od stężenia podłoża i enzymu, temperaturze, pH medium, obecność różnych regulatorów zdolnych do zwiększenia lub zmniejszenia aktywności enzymów.

Ciekawe wiedzieć! Enzymy stosuje się w medycynie do diagnozowania różnych chorób. Z zawałem mięśnia sercowego, ze względu na uszkodzenia i rozpad mięśni serca we krwi, zawartość enzymów aspartattransaminazy i alaninotransferaza gwałtownie wzrasta. Identyfikacja ich aktywności pozwala na zdiagnozowanie tej choroby.

Efekt stężenia podłoża i enzymu do szybkości reakcji enzymatycznej

Rozważ wpływ stężenia substratu na szybkość reakcji enzymatycznej (rys. 30.). Przy niskich stężeniach podłoża prędkość jest bezpośrednio proporcjonalna do jego stężenia, a zwiększając stężenie, szybkość reakcji zwiększa wolniej i przy bardzo wysokich stężeniach podłoża, prędkość prawie nie zależy od jego stężenia i osiągnie maksymalną wartość (V max). Przy takich stężeniach podłoża wszystkie cząsteczki enzymu znajdują się w ramach kompleksu podłoża enzymu, a osiągnięcie całkowitego nasycenia aktywnych centrów enzymów, dlatego szybkość reakcji w tym przypadku jest praktycznie niezależna od koncentracji podłoże.

Figa. 30. Zależność stawki reakcji enzymatycznej z koncentracji substratu

Wykres zależności aktywności enzymu z stężenia podłoża jest opisana przez równanie Michaelis - Menten, który otrzymał swoją nazwę na cześć wybitnych naukowców L. Mikhailis i M. Vensen, którzy dokonali wielkiego wkładu w badanie kinetyka reakcji enzymatycznych,

gdzie V oznacza szybkość reakcji enzymatycznej; [S] - stężenie podłoża; K m - Mikhailis Constant.

Rozważmy fizyczne znaczenie stałej Michaelu. Pod warunkiem, że V \u003d ½ V max, otrzymujemy k m \u003d [s]. W ten sposób stała mihaelis jest równa stężeniu substratu, w którym szybkość reakcji jest równa połowie maksimum.

Szybkość reakcji enzymatycznej zależy od stężenia enzymu (rys. 31). Ta zależność jest prostoliniowa.

Figa. 31. Zależność stawki reakcji enzymatycznej z koncentracji enzymów

Efekt temperatury szybkości reakcji enzymatycznej

Zależność stawki reakcji enzymatycznej w temperaturze jest przedstawiona na FIG. 32.

Figa. 32. Zależność prędkości reakcji enzymatycznej w temperaturze.

W niskich temperaturach (około 40 - 50 ° C) temperatura wzrasta dla każdego 10 ° C zgodnie z zasadą Vant-Hoff, towarzyszy wzrost prędkości reakcji chemicznej w ciągu 2-4 razy. W wysokich temperaturach, ponad 55 - 60 O z aktywnością enzymu jest ostro zmniejszona z powodu jej denaturacji termicznej, a w wyniku czego jest gwałtowny spadek szybkości reakcji enzymatycznej. Maksymalna aktywność enzymów jest zwykle obserwowana w zakresie 40 - 60 O C. Temperatura, w której aktywność enzymu jest maksymalna, nazywana jest optymalną temperaturą. Optymalność temperatury enzymów mikroorganizmów termofilowych znajduje się w dziedzinie wyższych temperatur.

Wpływ pH na szybkość reakcji enzymatycznej

Wykres uzależnienia aktywności enzymatycznej z pH jest prezentowany na FIG. 33.

Figa. 33. Wpływ pH dla enzymatycznej szybkości reakcji

Harmonogram zależności pH ma formę w kształcie dzwonu. Wartość pH, w której aktywność enzymów jest maksymalna ph-optimum. enzym. Optymalne wartości pH dla różnych enzymów wahają się szeroko.

Charakter zależności reakcji enzymatycznej z pH jest określona przez fakt, że wskaźnik ten wpływa:

a) jonizacja reszt aminokwasowych zaangażowanych w katalizę,

b) jonizacja podłoża,

(c) konformacja enzymu i jego aktywnego centrum.

Hamowanie enzymów

Szybkość reakcji enzymatycznej można zmniejszyć o liczbę zwanych substancji chemicznych inhibitory. Niektóre inhibitory są truciznami dla osoby, na przykład cyjanidy, inne - są stosowane jako preparaty lecznicze.

Inhibitory można podzielić na dwa główne typy: nieodwracalny i odwracalny. Nieodwracalne inhibitory (I) są związane z enzymem z tworzeniem kompleksu, którego dysocjację z przywróceniem aktywności enzymu jest niemożliwe:

Przykładem nieodwracalnego inhibitora jest diizopropylofluorfosforan (DFF). DFF hamuje enzyma acetylocholinesterazy, która odgrywa ważną rolę w transmisji impulsu nerwowego. Ten inhibitor współdziała z aktywnym centrum enzymu, blokując tym samym aktywność tego ostatniego. W rezultacie zdolność neuronów neuronów komórek nerwowych jest zakłócany w celu przeprowadzenia impulsu nerwowego. DFF jest jedną z pierwszych substancji działania neuro-paralitycznego. Na podstawie tego utworzył wiele stosunkowo nietoksycznych dla ludzi i zwierząt insektycydy -substancje trujące dla owadów.

Odwracalne inhibitory, w przeciwieństwie do nieodwracalnego, w pewnych warunkach można łatwo oddzielić od enzymu. Aktywność tego ostatniego jest przywrócona:

Wśród odwracalnych inhibitorów przeznaczonych konkurencyjny i niekonkurencyjny Inhibitory.

Inhibitor konkurencyjny, będący strukturalnym analogiem podłoża, współdziała z aktywnym środkiem enzymu, a tym samym nakłada się na dostęp do substratu do enzymu. W tym przypadku inhibitor nie jest poddawany przemian chemicznych i wiąże się z enzymem odwracającym się. Po dysocjacji kompleksu EI enzym można skontaktować się z podłożem i przekształcić go lub z inhibitorem (rys. 34.). Ponieważ podłoże i inhibitor rywalizują o miejsce w aktywnym centrum, takie hamowanie nazywane jest konkurencyjnym.

Figa. 34. Mechanizm działania inhibitora konkurencyjnego.

Konkurencyjne inhibitory są stosowane w medycynie. Przygotowania sulfonamidowe były wcześniej szeroko stosowane do zwalczania chorób zakaźnych. Są blisko ich struktury kwas para-aminobenzoesowy (PABK), niezbędny czynnik wzrostu wielu bakterii patogennych. PABK jest prekursorem kwasu foliowego, który służy jako kofaktor wielu enzymów. Leki sulfanimidowe działają jako konkurencyjny inhibitor enzymów syntezy kwasu foliowego z PABK, a tym samym tłumią wzrost i reprodukcję bakterii patogennych.

Niekonkurencyjne inhibitory na strukturze nie są podobne do podłoża, aw tworzeniu EI wchodzi w interakcje nie ma aktywnego centrum, ale z inną częścią enzymu. Interakcja inhibitora z enzymem prowadzi do zmiany struktury tego ostatniego. Tworzenie kompleksu EI jest odwracalne, więc po jego rozkładu enzym jest ponownie w stanie zaatakować substrat (rys. 35).

Figa. 35. Mechanizm działania inhibitora niekonkurencyjnego

CN CYANID może działać jako niekonkurencyjny inhibitor. Wiąże się z jonami metali należącymi do grup promocyjnych i tłumi aktywność tych enzymów. Zatrucie cyjankowe jest niezwykle niebezpieczne. Mogą prowadzić do śmiertelnego wyniku.

Alostericzne enzymy

Termin "alostosterny" pochodzi z greckich słów Allo - drugi, stereo - działka. W ten sposób enzymy alto-solidne wraz z aktywnym centrum mają inne centrum alostostarki (Rys. 36). Substancje zdolne do zmiany aktywności enzymów są związane z ośrodkowym środkiem, te substancje alostericzne efekty. Encyoracje są pozytywne aktywowanie enzymu i hamującego negatywnego, tj. Obniżenie aktywności enzymu. Niektóre enzymy alto-stałe mogą być narażone na dwa lub więcej efektorów.

Figa. 36. Struktura rozbieżnego enzymu.

Regulacja systemów multimenme

Niektóre enzymy działają uzgodnione, zjednoczenie w systemach multimenimenów, w których każdy enzym katalizuje określony etap ścieżki metabolicznej:

System multimenzy ma enzym, który określa szybkość całej sekwencji reakcji. Ten enzym jest zwykle całkowicie i jest na początku ścieżki matabolicznej. Jest w stanie uzyskać różne sygnały, zarówno w celu zwiększenia, jak i zmniejszenia prędkości katalizowanej reakcji, w ten sposób dostosowując szybkość całego procesu.

Pytanie 1. Jakie substancje są nazywane katalizatami?

Substancje, które zmieniają prędkość reakcji chemicznej, pozostając do końca niezmienionego, nazywane są katalizatami.

Pytanie 2. Jaka rola gra enzymy w komórce?

Enzymy - katalizatory biologiczne przyspieszające reakcje chemiczne w żywej komórce. Cząsteczki samych enzymów składają się tylko z białek, inne obejmują białko i związek o charakterze nierywirologicznym (organiczny - koenzym lub nieorganiczny - jony różnych metali). Enzymy są ściśle specyficzne: każdy enzym katalizuje pewien rodzaj reakcji, w których zaangażowane są pewne typy cząsteczek podłoża.

Pytanie 3. Od którego czynniki mogą zależeć od szybkości reakcji enzymatycznych?

Szybkość reakcji enzymatycznych w dużej mierze zależy od stężenia enzymu, charakteru substancji, temperatury, ciśnienia, reakcji średniej (kwasu lub alkalicznego).

W wielu enzymach w pewnych warunkach, na przykład, w obecności cząsteczek niektórych substancji, konfiguracja aktywnego środka zmienia się, co pozwala im zapewnić największą aktywność enzymatyczną.

Pytanie 4. Dlaczego większość enzymów w wysokiej temperaturze traci właściwości katalityczne?

Nośnik wysokotemperaturowy, z reguły, powoduje, że denaturacja białka, tj. Naruszenie jego naturalnej struktury. Dlatego w wysokich temperaturach większość enzymów tracą swoje właściwości katalityczne.

Pytanie 5. Dlaczego brak witamin powoduje naruszenia w procesach życia organizmu?

Wiele witamin jest częścią enzymów. Dlatego też wadą w organizmie witamin prowadzi do osłabienia aktywności enzymów w komórkach, a zatem może powodować naruszenia w procesach aktywności życiowej.

1.8. Katalizatory biologiczne.

Ta strona przeszukana:

• jaką rolę enzymy bawią się w klatce
• jakie substancje nazywane są katalizatami
• dlaczego większość enzymów w wysokiej temperaturze
• z których czynniki mogą zależeć prędkość reakcji enzymatycznych
• dlaczego większość enzymów w trudnej temperaturze