Катализ в живой природе

Роль катализа в природе и технике колоссальна. Трудно перечислить примеры использования катализаторов в химической технологии это и контактный способ получения серной кислоты, и окисление аммиака, и многие другие крупнотоннажные производства. Достаточно сказать, что более 70% продукции химической промышленности производится с применением каталитических процессов. Без катализа было бы невозможно существование жизни на Земле. Биокатализаторы — ферменты — управляют жизненными процессами всех живых организмов. Они обладают исключительной активностью и высокой селективностью, т. е. способностью ускорять только опреде- [c.155]

Витамины и коферменты, скорее всего, не только можно, но и необходимо рассматривать вместе, в одном разделе химии природных соединений, поскольку нельзя провести четкого разграничения определенной группы природных биологически активных веществ на два таких класса. С другой стороны, при освещении химии этих соединений мы неизбежно коснемся вопросов строения и свойств их, а отсюда неизбежен и выход на реакции, катализируемые ферментами (кофер-ментами). Таким образом, эти три феномена химии живой природы — витамины, коферменты и ферментативный катализ не то чтобы тесно связаны, они завязаны в один узел, и комплексное их описание вполне уместно. [c.267]

Каждый из первооткрывателей каталитических реакций находил свои, главным образом чисто физические, объяснения к наблюдаемым им явлениям. И хотя все эти объяснения в конечном счете были направлены к одной цели — найти причины неучастия масс катализатора в стехиометрических уравнениях, цельного представления о катализе не существовало вплоть до 3 -х годов XIX в. Лишь в 30-х годах появились попытки объединить известные тогда отдельные каталитические реакции [1, 2] в одно целое. Наиболее удачной из этих попыток явилось обобщение Берцелиуса [3], открывшее в химии эпоху катализа. Несмотря на различные формы каталитических явлений, Берцелиус увидел в них некое единство, имеющее важное значение в химии. Превращение сахара в углекислоту и спирт под влиянием ферментов, разложение перекиси водорода в присутствии платины, гидролиз с помощью серной кислоты крахмала до сахара и, наконец, многочисленные химические процессы, совершающиеся в живой природе, он объединил одной общностью причин и назвал эту общность каталитической силой, или каталитической способностью вещества. Берцелиус показал, что эта сила (теперь бы мы сказали каталитическая активность, что совершенно не изменяет существа дела), свойственна как неорганической, так и органической природе [3]. Он не дал и не мог дать объяснений ее природы. Однако указал на то, что каталитическая способность многих как простых, так и сложных тел в твердом виде и в форме раствора является одним из проявлений электрохимических отношений материи [3]. [c.8]

А. Е. Арбузова, произнесенной им 16 мая 1930 г. в Казани по случаю 125-летия Казанского университета [14]. Он говорил о путях и целях химии ,—об ограниченных запасах нефти, которых в лучшем случае может хватить на несколько десятков лет о катализе, который разрешил вопрос искусственного получения жидкого топлива о необходимости экономии сырья и энергии при производстве материалов. Закончил же он свою речь такими словами Чем же химия будущего должна отличаться от химии настоящего Подражание живой природе есть химия будущего ... И в тот день, ко1 да в лаборатории будет синтезирован первый энзим, мы можем сказать, что наука получила в свои руки ключ, который она так долго и упорно ищет, — этот ключ к химии живой природы . [c.173]

Словом, успехи современной биохимии или биоорганической химии в области ферментативного катализа велики. Каталитический опыт живой природы перестал быть всего лишь далекой заветной мечтой химиков он стал достаточно ясным как в общих очертаниях, так и во многих деталях. И теперь есть возможность ему подражать, его перенимать, осваивать. [c.180]

Абсолютный асимметрический синтез — процессы получения оптически активных веществ без участия вспомогательных оптически активных веществ или каких-либо иных факторов, зависящих от живой природы. Разновидностью абсолютного асимметрического синтеза является асимметрический катализ на оптически активном кварце. [c.117]

При гомогенном катализе катализатор и реагирующие вещества находятся в одной фазе — газе или растворе. При гетерогенном катализе реагент и катализатор находятся в разных фазах. Микрогетерогенный катализ происходит в жидкой фазе с участием коллоидных частиц в качестве катализаторов. При ферментативном катализе, который происходит в растительных и животных клетках, катализаторами служат коллоид-но-растворенные белковые частицы — ферменты, ускоряющие сложные органические процессы живой природы. Если в присутствии катализатора реакции ускоряются, то это явление называют [c.214]

Моделирование принципов катализа, осуществляемого в живой природе, может позволить по-новому перестроить ряд отраслей промышленности и расширить пищевые ресурсы. [c.255]

Человечество может многому поучиться у живой природы в области катализа. В то же время людям, создающим новые катализаторы, едва ли целесообразно полностью моделировать природные условия, поскольку они имеют возможность применять более высокие концентрации реагентов, температуры и давления, чем в обычных природных условиях. [c.8]

Л. Кошланд, Катализ в живой природе и в пробирке. В сб. Горизонты биохимии . Мир , М, 1964, 202. [c.108]

Использование принципов катализа, осуществляемого в живой природе,-позволило бы перестроить по-новому целые отрасли химической промышленности и расширило бы ресурсы для сельского хозяйства. В перспективе технического использования биохимических процессов находятся проблемы фиксации атмосферного азота, синтеза белков и жиров, использование углекислоты воздушного бассейна для органического синтеза. [c.196]

Достигнутые результаты исследований, несомненно, дают основание считать, что недалеко то время, когда на базе только нескольких простейших веществ — СО, СОг, Н2, N2 — можно будет получать многочисленные органические продукты жирного, ароматического и гетероциклического рядов. Путь к решению этой задачи проходит, очевидно, через глубокое изучение катализа во всех его проявлениях, учитывая, что многочисленные, еще неполностью изученные, процессы, происходящие в живой природе, основаны на тончайших реакциях, протекающих также при участии катализаторов. [c.326]

После того как были определены явления, указана их распространенность, установлена в общем виде роль катализаторов в реакциях, Берцелиус вновь возвращается к процессам, происходящим в живой природе. При этом он считает, что открытие каталитической силы дает большие возможности познания жизненных процессов. Однако для того чтобы это положение Берцелиуса лучше понять, следует прежде рассмотреть идеологическую сторону вопросов, связанных с первыми обобщениями в области катализа. [c.37]

Положение о наличии тенденции к многоточечной промежуточной хемосорбции должно дать важные сведения о распространенности мультиплетных механизмов катализа, о роли их в живой природе, где имеется особая бережливость энергии, об условиях взаимных переходов между многоточечной и двухточечной типами адсорбции, а также многоточечной и одноточечной адсорбцией, о влиянии на степень мультиплетности примесей и носителей. [c.305]

Интересны мысли Кобозева о распространении и назначении катализа в природе. Они представляют собою попытку найти ответы на вопросы, относящиеся ко второй главнейшей проблеме катализа (см. стр. 265). Катализ имеет широчайшее распространение в природе,— говорит Кобозев. —. .. Почти вся продукция живой природы и нашей цивилизации лежит в области термодинамически неустойчивых состояний, находится как бы на крутой термодинамической горе... Однако молекулы, рассаженные по глубоким энергетическим ямам, вообще не способны к химическим превращениям и, следовательно, не могут образовывать живую, движущуюся природу. Поэтому необходимо должен существовать универсальный путь избирательного и [c.355]

Катализ (неорганический и ферментативный) имеет широчайшее распространение в природе и промышленности. В настоящее время с участием катализаторов получают большое количество важнейших для народного хозяйства продуктов (азотистые вещества за счет азота воздуха, серная кислота, искусственный бензин, спирт, искусственный каучук, продукты гидрогенизации жиров, исходные материалы для получения пластмасс и т. д.). Все биохимические процессы, протекающие в живой природе, в основном имеют ферментативный характер. [c.191]

Жизненная сила, по мнению Берцелиуса, в живой природе действует при помощи каталитической силы (от греческого слова катализ — развязывание, разрешение). [c.15]

Принцип экономии массы настолько господствует в живой природе, что он выполняется там даже за счет других очень важных качеств биокатализаторов, в первую очередь их устойчивости. Все ферменты термолабильны, как и их белковые аграваторы, и, кроме того, заметно пассивируются каталитическим процессом. При этом, как правило, чем активнее фермент, тем он сильней разрушается в процессе катализа. В противоположность лабораторной и промышленной практике организм как система с постоянным обменом веществ может позволить себе затраты на постоянное возобновление своих бнокаталнзаторов. [c.55]

Значению каталитических процессов в живой природе и их практическому использованию будет уделено в настоящей книге, естественно, особое место. Однако необходимо сразу же подчеркнуть, что из всех известных видов катализа наиболее эффективным и рациональным является ферментативный катализ, осуществляемый белковыми веществами. [c.21]

Человечество может многому поучиться у живой природы в области катализа. Так, под действием катализаторов живой природы азот воздуха вступает в реакцию при атмосферном давлении и обычной температуре, а ныне применяемые в промышленности катализаторы проявляют достаточную активность лишь при давлении в несколько сот атмосфер и температурах более 400 °С. В то же время людям, создающим новые катализаторы, едва ли целесообразно полностью моделировать природные условия, поскольку они имеют возможность применять более высокие концентраций реагентов, температуры и давления, чем в обычных природных условиях. [c.7]

Каталитическими методами крекинга, гидрокрекинга, рифор-минга, циклизации и изомеризации углеводородов нефти получают высококачественное легкое моторное топливо, с помощью катализа осуществляются процессы органического синтеза, а также химические превращения в живой природе. [c.203]

Человечество может многому поучиться у живой природы в области катализа. Так, например, под действием чсатализаторов живой природы, азот воздуха вступает в реакцию при атмосферном давлении и обычной температуре, а ныне применяемые в про- мышленности катализаторы проявляют достаточную активность лишь при давлении в несколько сот атмосфер и температурах [c.5]

С 1812 г., со времени открытия К. С. Кирхгофом реакции гидролиза крах.мала под влияние.м ггезпачнтельного количества серной кислоты, наблюдал Берцелиус за ходом первых каталитических открытий. Разложение аммиака на металлах, осуществленное в 1813 г. Л. Тенаром окисление метана кислородом воздуха на платине, открытое в 1817 г. Г. Дэви самовозгорание водорода и органических веществ на платине, обнаруженное в 1820—1822 гг. и Деберейнером,— все это Берцелиус объединил в 1835 г. в одно целое, назвал катализом и увидел в нем связующее звено между неорганической и живой природой. [c.172]

Ответ на этот вопрос представляется вполне оптимистическим. Если когда-то Берцелиус смог лишь выразить надежду на будушие успехи в области изучения химизма живой природы через катализ, если Г, Г. Густавсон, Ш Фридель и Дж, Крафте уже в недрах классической органической 1мии проложили пути к каталитическому органическому синтезу, то XX в, был его триумфом. Правда, в 1930 г,, когда А, Е, Арбузов выступил с речью, призывая к подражанию природе, предпосылок к конкретному мической бионики по сути дела еше не было, лись и приобрели огромное значение. Теперь можно говорить о том, что химия в этом направлении прошла уже несколько ступеней, и все они связаны с развитием учения о катализе. [c.174]

Третий путь к освоению приемов , которыми пользуется живая природа в своих лабораториях in vivo, состоит в значительных, причем полученных в самые последние годы, достижениях химии иммобилизованных систем. Как было уже сказано, энзимология давно уже накопила информацию об уникальных качествах биокатализаторов. Но вместе с тем она указала и на их крайнюю лабильность, неустойчивость при хранении и быструю потерю активности при перенесении в реакционные системы, функционирующие in vitro. Ведь именно поэтому техническая биохимия не могла пойти далее нескольких ограниченных областей промышленности, где применяются преимуп ественно гидролитические ферменты, выделяемые микроорганизмами. Эти области — производство вин, пива, чая, хлеба и некоторых других пищевых продуктов, обработка кожи. Все попытки использовать богатейший набор ферментов, которым располагает природа, для осуществления лабораторных и промышленных процессов наталкивались на, казалось бы, неразрешимые проблемы 1) трудную доступность чистых ферментов и их непомерно высокую стоимость 2) их нестабильность при хранении и транспортировке 3) быстро наступающую потерю их активности в работе, даже если удалось их выделить и пустить в дело. Но теперь оказалось, что эти проблемы удается решить. Благодаря успехам микробиологической промышленности стало возможным получать многие ранее трудно доступные или недоступные ферменты по ценам в 100—1000 раз ( ) ниже цен на ферменты растительного и животного сырья. Но, главное, теперь открыты пути стабилизации ферментов, и именно это обстоятельство стало основанием химии иммобилизованных систем, или биоорганического катализа . Сущность этого открытия и всех последующих исследований, направ- [c.184]

С 1950—1960-х годов катализ вошел в новую полосу развития. Он положил начало нестационарной кинетике, стереоснецифичес-кому синтезу, небывалой селективности действия цеолнтовых и мембранных катализаторов. Все это — первые шаги в область принципиально нового катализа и одновременно проникновение в старый катализ все новых и все более совершенных физических методов исследования. Именно поэтому современное учение о катализе и можно считать по-прежнему молодым, поскольку у него все еще впереди Его ближайшие перспективы — это разработка теорий большей степени общности и эвристичности, логический синтез нестационарной кинетики с теориями саморазвития химических систем. Перед ним перспектива восхождения на вершины химических знаний, где будут одновременно решаться задачи освоения каталитического опыта живой природы и создания эффективных методов управления жизнью растений и животных. Речь может идти, нанример, о самообеспечении азотом хлопчатника и злаковых растений по принципу действия азотобактера в бобовых растениях. Промышленность азотных удобрений тогда вообще будет не нул<на. И хотя это может рассматриваться сегодня как бесконечно удаленный идеал интенсификации экономики, его нельзя рассматривать как несбыточную фантазию. Это уже обсуждается на меж- [c.245]

Ферментативный, или микрогетерогенный, катализ играет ведущую роль в химических превращениях в живой природе. Ферменты (называемые также энзимами)—катализаторы белковой природы, образующиеся в живых организмах. Ферменты осуществляют сложный комплекс химических превращений, обеспечивающих жизнедеятельность (дыхание, пищеварение, синтез белков и т. п.) живых организмов. По некоторым свойствам, в первую очередь высокой химической специфичности и колоссальной активности, ферменты значительно превосходят промышленные кaтaJmзaтopы. [c.5]

Уже после перового большого открытия Кирхгофа в области катализа вокруг него возникла борьба мнений идеологичеоиого характера. Выше было показано, как Кирхгоф и Шерер [2] искали пути к рациональному объяснению замечательного явления-— гидролиза крахмала. Ни у того, ни у другого ученого не было сомнений в том, что это открытие приближает человека к познанию истин живой природы. Но, кроме Кирхгофа и Шерера, по вопросу о превращении крахмала в сахар выступили еще и другие химики. [c.38]

Подчеркнем, что первое обобщение по катализу Берцелиус поместил в своих годичных известиях в главе Растительная химия [8]. Именно здесь он вьюказал И дйи о каталитической силе , о сходстве процессов бр ожения сахара и разложения перекиси водорода на платине и попытался найти ключ к сокровищнице тайн живой природы. [c.40]

Рассмотрев явления катализа на примерах реакций неорганических веществ и -лишь на немногих примерах превращения веществ растительного происхождения (крахмал, сахар), Берцелиус [8] переходит со своей вновь сформулированной идеей каталитической силы к главной интересующей его теме —к выяснению существа процессов живой природы. Если мы обратимся теперь с этой идеей к химическим процессам в живой природе,— говорит он,— то перед нами открывается совершенно новый источник света. Когда мы видим, как природа откладывает диастаз Б глазках картофеля..., то мы познаем тот способ, которым нерастворимый крахмал при помощи каталитической силы превращается в гуммй и сахар, и окружение из глазков делается органом секреции для растворимых тел, из которых образуется сок в растущих зародышах. Отсюда, однако, еще не следует, что этот каталитический процесс должен быть единственным в жизни растений наоборот, благодаря этому мы получаем обоснованный повод думать, что в живых растениях и животных происходят тысячи каталитических процессов между тканями и жидкостями и вызывают образование множества разнообразных химических соединений, для создания которых из общего сырого материала, растительного сока или крови мы никогда бы не могли усмотреть приемлемой причины, и которую мы в будущем, может быть, откроем в каталитической силе органической ткани, из которого состоят органы живого тела [8], [c.41]

Критикуя отдельные стороны в представлениях Берцелиуса (непозиаваемость процессов жизнедеятельности организмов, каталитическую силу), Ходнев одновременно с этим подверг критике и его положительные и весьма прогрессивные идеи об общности каталитических явлений и их распространенности в живой природе. Дальнейшее развитие химии показало, что в этом состояла ошибка Ходнева. Гесс, чьи мысли в отношении катализа в таком совершенстве развил Ходнев, подобной ошибки не совершил. [c.52]

Катализ играет важнейшую роль в химических превращениях в живой природе. Вся сложная система управления жизнедеятельностью организма основана на каталитических процессах. Биологические катализаторы, называемые ферментами, или энзимами, представляют собой вещества белковой природы с химически активными группами, часто включающими в свой состав атомы переходных элементов. Наука о катализе призвана сыграть существенную роль как в прогрессе нромынгленпости, так и в раскрытии биологических закономерностей. [c.60]

Закономерности, выясняемые при изучении катализа на органических полупроводниках, проливают свет па механизм действия биокатализатороп в живой природе. [c.246]

Катализ в живой природе. К. играет ведущую роль в химич. превращениях не только в пром-сти, по и Б живой природе. Вся сложная система управления жизненными процессами в организмах основапа на К. Сложные комплексы химич. превращений, обусловливающие брожение, дыхание, пищеварение, синтез белков и других соединений, преобразование химич. энергии в механическую и т. п., осуществляются с помощью ферментов (наз. также энзимами) — катализаторов белковой природы, образующихся в живых телах. По нек-рым свойствам ферменты существенно превосходят промышленные катализаторы. В последнее время широко ведутся исследования синтетич. органич. катализаторов — оргапич. полунроводттков, комплексных соединений, хелатпых полимеров и др., характеризующихся более простым составом и строением но сравнению с ферментами, но моделирующих в известной степени их действие. Подробнее см. Ферментативные процессы. [c.232]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология