Избирательность и специфичность реакций

Идеи иммобилизации биокатализаторов инициировали и стимулировали бурное развитие одного из важнейших направлений современной биотехнологии — инженерной энзимологии. Текущая (тактическая) задача инженерной энзимологии — это разработка (конструирование) биоорганических катализаторов с заданными свойствами на основе ферментов (в том числе с использованием полиферментных комплексов и даже целых клеток). Говоря о заданных свойствах, следует понимать, что они продиктованы потребностями практики это, например, необходимое время службы катализатора при определенных условиях реакции (что зависит от его термостабильности, чувствительности к тем или иным факторам среды), избирательность (специфичность) действия, производительность (каталитическая активность), иммуногенность, токсичность, геометрическая форма препарата катализатора, его механические свойства и т. д. [c.146]

Факторы, определяющие аналитическую эффективность химических реакций, при помощи которых открываемое или определяемое соединение переводится в более легко фиксируемую форму, обсуждал в своей книге Файгль [1]. На эти реакции влияют изменения температуры, pH, концентрации реагентов и присутствие других веществ, в том числе маскирующих агентов, поэтому при выполнении любой качественной пробы или количественного определения эти условия необходимо стандартизовать. Указанные условия часто серьезно меняют чувствительность, избирательность, специфичность (в качественном анализе) и полноту перевода элемента в определяемую форму. Современная химическая теория обеспечивает рациональную интерпретацию многих аналитических методов, приемов и реагентов. В свою очередь она позволяет предложить некоторые возможные пути разработки новых методов и улучшения реагентов. Представление о том, что избирательность действия многих органических соединений можно объяснить присутствием в их молекулах особых атомных группировок, позволяет конструировать такие молекулы с целью повышения их полезности в химическом анализе. Так, введением соответствующих групп можно повысить или понизить растворимость, улучшить экстрагируемость или изменить окраску. [c.373]

Этот прием, получивший название маскировки постороннего иона , позволяет повысить избирательное действие реактива, т. е. повысить специфичность реакции. Само собой разумеется, [c.23]

Условия выполнения реакций. Чувствительность, избирательность и специфичность реакций [c.17]

Свойство избирательности наиболее резко проявляется у ферментов каждый фермент проводит лишь одну определенную реакцию, являясь строго специфичным по отношению к веществу, или, образно говоря,—по Э. Фишеру— ...фермент так же относится к субстрату, как ключ к замку . Известно, например, что а-амилаза действует на центральные цепи крахмала, гидролизуя декстрины, в то время как -амилаза гидролизует лишь боковые цепи крахмальных молекул, отрывая от них молекулы мальтозы. Протеолитические ферменты—пепсин, трипсин и эрепсин—ведут специфические процессы гидролиза белков. Инвертин гидролизует лишь а-, а эмуль-спн—лишь р-глюкозидные связи и т. д. [c.27]

С чем же связана избирательность, специфичность реакций ароматического замещения Нельсон считает, что свободная энергия активации различных положений бензольного кольца в присутствии заместителя, хотя и не намного, но все-таки различается. Если бензольное кольцо атакует достаточно активный реагент, то в этом случае свободная энергия активации невелика большое число атакующих частиц обладает энергией, необходимой для возникновения переходного состояния при атаке любого положения бензольного кольца. В этом случае скорости замещения в различные положения должны мало отличаться друг от друга, и процесс в целом должен характеризоваться слабой специфичностью. Обратная зависимость должна наблюдаться в том случае, когда энергия активации реакции велика. В этом случае лишь немногие частицы будут обладать энергией, необходимой для атаки любого положения. Ос- [c.247]

Катализатор обладает избирательностью (специфичностью) действия, т. е. он может изменять скорость одной реакции и не влиять на скорость другой. Это можно объяснить тем, что для возникновения химической связи требуется соответствие молекулярных орбиталей реагирующих веществ и катализатора по энергии и симметрии. [c.292]

Каталитические процессы имеют большое значение в аналитической химии, потому что их легко можно осуществить в виде избирательных, а иногда и специфичных реакций. Особенно это относится к гомогенным каталитическим реакциям в жидкой фазе. Так, простые ионы многовалентных металлов могут ускорять процессы перехода электронов. Каталитическими свойствами часто обладают также протолиты. Гетерогенный катализ, в котором катализатор составляет отдельную фазу, имеет в химическом анализе второстепенное значение. [c.47]

Специфичности реакций обнаружения можно добиться также путем предварительного отделения всех мешающих компонентов. Для этой цели разработан ряд схем, работа по которым связана с систематическим разделением компонентов. Это систематический анализ. Вначале с помощью подходящих групповых реагентов выделяют отдельные группы компонентов. Потом производят разделение в рамках каждой группы и, наконец, получают растворы, в которых может находиться только по одному компоненту. Эти растворы используют для обнаружения компонентов с помощью подходящих реакций. Обычно для этой цели применяют избирательные (селективные) реагенты, которые могут взаимодействовать с ограниченным числом (2—3—5) компонентов. Так как все мешающие компоненты отделены, селективные реакции в данных условиях становятся специфическими реакциями обнаружения. Тщательное соблюдение предписаний методики систематического анализа обеспечивает получение надежных результатов даже малоопытными аналитиками. Однако этот способ анализа сравнительно длителен и трудоемок. [c.12]

Среди других видов каталитических реакций ферментативный катализ является самым высокоорганизованным, поскольку ферменты отличаются высокой избирательностью, специфичностью и каталитической активностью. Ферменты—это высокомолекулярные белки, состоящие из различных аминокислот, связанных пептидными связями. Нативная конформация молекулы фермента образует активный каталитический центр, содержащий полярные [c.183]

Органические реагенты приобретают все большее значение в химическом анализе в силу высокой чувствительности и избирательности их реакций с ионами металлов. Многие из ранее опубликованных в этой области работ носили чисто эмпирический характер, они в основном были направлены на поиски специфичных или, по крайней мере, высокоизбирательных реагентов на ионы отдельных металлов. За последние годы наметился более фундаментальный подход к изучению органических реагентов, основанный на изучении взаимосвязи между их структурой и избирательностью. Другим важным направлением в развитии этой области явилось количественное исследование различных равновесных систем, имеющих существенное значение. Достаточно высокой избирательности можно достичь в отдельных случаях путем подбора подходящих значений pH и концентрации реагента, а также посредством применения дополнительных комплексантов (маскирующих агентов), усиливающих разницу в поведении различных металлов. При разделениях с помощью экстракции большое значение имеет подбор растворителей немалое влияние на результаты разделения оказывает также скорость экстракции. [c.275]

Для повышения избирательности разделения обычно применяют наиболее специфичные реакции, хотя и не всегда количественные, а по выходу носителя определяют химический выход. При использовании осаждения в качестве основного метода разделения химический выход обычно составляет 30—70%. В целом химический выход недостаточно высок, что приводит к значительным потерям активности и соответствующему понижению чувствительности определения. Кроме того, требуются дополнительные затраты труда и времени для перевода элемента в подходящую весовую форму и проведения измерений при определении химического выхода. [c.162]

Наиболее важный класс глобулярных белков образуют биологические катализаторы, ферменты. Они характеризуются каталитическим механизмом, позволяющим им ускорять достижение конкретной реакцией состояния термодинамического равновесия, а также специфичность к субстрату, благодаря которой они способны делать выбор между потенциальными молекулами субстратов, воздействуя на одни из них и отказываясь воздействовать на другие. Участок поверхности фермента, на котором происходит катализ, называется активным центром. Механизм катализа может осуществляться при помощи заряженных групп, доноров и акцепторов электрона или протона, а также при помощи атомов металла в активном центре фермента. Избирательность ферментов обусловливается формой их поверхности и характером взаимодействия с субстратом, например водородной связью, электростатическим взаимодействием или гидрофобным притяжением. Фермент и его субстрат соответствуют друг другу по форме и размеру, как ключ и замок. [c.339]

Изменяя условия проведения реакции, можно заставить взаимодействовать органические реактивы лишь с одним каким-либо катионом в присутствии других катионов, т. е. эти реактивы обладают свойством избирательности, специфичности действия на тот или иной катион. Например, оксихинолин дает осадки со многими катионами, но с каждым лишь при определенном pH раствора. Внутрикомплексные соединения разделяют на две группы соединения [c.164]

Избирательность и специфичность реакций [c.45]

Характерной особенностью катализаторов является их избирательность, специфичность , т. е. способность действовать ускоряюще только на определенную реакцию или группу реакций. Особенно ярко проявляется специфичность у ферментов. Так, фермент, действующий на сахарозу, не гидролизует крахмал. [c.196]

Пз-за соосаждения посторонних радиоактивных элементов с выделяемым осадком необходим целый ряд операций радиохимической очистки. Эти операции могут включать повторное осаждение в присутствии удерживающих носителей, дистилляцию, экстракцию и т. д. Необходимость проведения операций радиохимической очистки сильно увеличивает трудоемкость и длительность анализа. Для повышения избирательности выделе-ни я обычно применяют наиболее специфичные реакции, хотя и не всегда количественные. Поэтому при использовании метода осаждения в качестве основного метода разделения химический выход обычно составляет 30—70%, т. е. он недостаточно высок, что приводит к значительным потерям активности и соответствующему понижению чувствительности анализа. Кроме того, требуются дополнительные затраты труда и времени для перевода элемента в подходящую форму при определении химического выхода. [c.225]

Избирательность по отношению к субстрату достигается благодаря ограничению числа свободных координационных мест металла, доступных для образования комплекса с субстратом. Можно предположить, кроме того, что для обеспечения специфичности реакций любых металлоферментов с малыми молекулами (кислород, углекислота, перекись водорода, вода) предпочтительно почти полное замещение внутренней сферы металла-ком-плексообразователя. Это имеет место у многих железосодержащих белков — каталазы, цитохромоксидазы, пероксидазы. У ка- [c.44]

Не существует ни катализатора, ни установленных условий, специфичных для избирательной гидрогенизации. Имеется естественное стремление к течению реакции неизбирательной гидрогенизации, и только правильным комбинированием катализатора и условий реакции можно осуществить избирательную гидрогенизацию. [c.239]

Катализаторы часто проявляют высокую специфичность их действия. Специфичность каталитического действия заключается в том, что во многих случаях катализаторы избирательно увеличивают скорость только одной какой-нибудь из реакций, не влияя заметно на скорости других реакций, возможных для тех же исходных веществ. Так, а результате дегидратации этилового [c.495]

Ферменты отличаются высокой каталитической активностью, специфичностью и избирательностью. Например, одна молекула фермента уреэзы гидролизует карбамид в 10 раз быстрее, чем ион водорода, но не оказывает влияния на реакции гидролиза других амидов, хотя карбамид по реакционной способности мало отличается от других соединений с амидной связью. Э. Фишер образно сравнил взаимодействие фермента и субстрата с ключом и замком. Как ключ отпирает только определенный замок, так и фермент катализирует только определенную реакцию. [c.631]

Действие катализатора специфично. Из всех возможных реакций взаимодействия данных реагирующих веществ определенный катализатор избирательно усиливает лишь некоторые реакции. Другие же возможные реакции для этих же веществ усиливаются с помощью иных катализаторов. Применяя различные катализаторы, можно путем разложения этилового спирта получить семь различных продуктов. Например, [c.339]

В настоящее время известно более 2000 ферментов. Они делятся на классы в зависимости от того, какой тип реакции они катализируют оксидоредуктазы (катализируют окислительно-восстанови-тельные реакции), трансферазы (катализируют перенос химических групп с одного соединения на другое), гидролазы (катализируют реакции гидролиза), лиазы (разрывают различные связи), изо-меразы (осуществляют изомерные превращения), лигазы (катализируют реакции синтеза). Как видно, ферменты отличаются специфичностью и избирательностью. [c.296]

Другие рассмотренные ниже виды адсорбции относят к физической адсорбции, которая протекает под действием сил Ван-дер-Ваальса адгезионного характера. Физическая адсорбция является обратимым экзотермическим процессом при повышении температуры адсорбция уменьшается, а десорбция усиливается. Теплоты физической адсорбции невелики и обычно составляют 8— 20 кДж/моль. Физическая адсорбция не носит специфического избирательного характера. Хемосорбция, напротив, специфична. Она зависит как от природы адсорбента, так и от природы адсорбата. Энергия связи адсорбент — адсорбат достаточно велика и примерно равна теплоте образования химических соединений (80—800 кДж/моль). С повышением температуры хемосорбция возрастает, подчиняясь законам химической кинетики и равновесия гетерогенных реакций. Хемосорбция часто необратима и приводит к образованию прочных поверхностных соединений между адсорбентом и адсорбатом. [c.328]

С чем же связана избирательность, специфичность реакций ароматического замещения Нельсон считает [71], что свободная энергия активации различных положений бензольного кольца в присутствии заместителя, хотя и не намного, но все-таки различается. Если бензольное кольцо атакует достаточно активный реагент, то свободная энергия активации невелика, большое число атакующих частиц обладает энергией, необходи 1ой для возникновения переходного состояния при атаке любого положения бензольного кольца. В это.м случае скорости замещения в различных положениях кольца должны мало отличаться друг от друга, и процесс в целом должен [c.137]

Более избирательно протекают реакции гидрокрекинга изомерных гекеанов. Метан образуется в весьма малых количествах и, еле-довательно, периферийные связи С—С молекул почти не расщепляются. Специфичность реакции гидрокрекинга особенно хорошо отражает поведение 2 3-диметилбутан а. Ги.я.рокрекинг этого углеводорода приводит в основном к получению пропана, при гидрогенолизе же образуется главным образом метан. [c.43]

Специфичность реакций окисления наблюдается лишь в тех случаях, когда один тип связи, С-Н, С-С или С-Х, оказывается более реакционноспособныы, чей другой. Таким образом, региосе-лективность окисления гораздо меньше зависит от окислителя,чем от строения субстрата. Выбор же конкретного окислителя для осуществления конкретного превращения определяется ранее полученными опытными данными, а не какими-то теоретическими предпосылками. Отсюда следует вывод во всех случаях нужно избегать из--бытка окислителя и при наличии в соединении нескольких способных к окислению групп для достижения избирательности процесса целесообразно защищать группы, не подлежащие окислению. [c.115]

Не будет преувеличением сказать, что одной из наиболее фундаментальных и важных по своим последствиям проблем, стоящих перед современной биохимией, является выяснение механизма действия биологических катализаторов — ферментов. Эта проблема интересна в равной степени и для биолога, и для химика. В первом случае позпапие основных закономерностей ферментативных реакций не только будет способствовать все более точному познанию взаимосвязей процессов обмена веществ, но и откроет новые нути для контроля регуляции, управления, а впоследствии и преобразования химических превращений в организме, что вызовет поистине революционные изменения во многих областях экспериментальной и прикладной биохимии. Химикам же познание механизма действия ферментов даст возможность осуществлять, возможно в промышленных масштабах, с большой скоростью, почти со стопроцентным выходом и абсолютной избирательностью (специфичностью) такие реакции, осуществление которых в лабораторных условиях остается пока мечтой. [c.164]

Обычно подчеркивают исключительно строгую специфичность ферментов. Хотя с этим нельзя не согласиться,. особенно в том, что касается абсолютной стереоспецифичности активного центра, полезно все же подчеркнуть другое — огромное разнообразие типов и степеней специфичности. В этом отношении интересны данные, полученные Покером и Мини [16] при сравнении реакций гидратации пиридинальдегидов, катализируемых ферментом и ионами металлов. Авторы показали, что свободные двухвалентные цоны цинка или кобальта проявляют заметную избирательность в реакции гидратации 2-пиридинальдегида по сравнению с гидратацией 4-пиридинальдегида (разница в скоростях реакции в несколько сот раз), причем в основе этой избирательности, несомненно, лежат стереохимические факторы (возможно, она связана с размерами группы [c.99]

Специфичность реакций. Больщую роль в микрокристаллоскопии кроме чувствительности играет и специфичность реакций. Если данный реактив в определенных условиях реагирует только с одним ионом, то такая реакция называется специфичной. Однако большинство реакций оказываются специфичными только в присутствии небольшого числа ионов (например, в прнсз тствии ионов лишь одной аналитической группы). Такие реакции называются селективными (избирательными). При соблюдении определенных условий селективность некоторых реакций в значительной степени возрастает, и оказывается достаточным отделить только часть сопутствующих ионов ка-ким-либо приемом, для того чтобы можно было данной реакцией производить обнаружение нужного иона. Подобные реакции получили наименование дробных реакции. [c.28]

Последним этапом анализа является определение или оценка количества искомого пестицида. В основу оценки кладутся более или менее специфичные тесты тина избирательных химических реакций или физических взаимодействий (флуорометрия, спектро-фотометрия и др.). В ряде случаев оценка основана на неснеци-фических тестах, примером чему является определение хлорорганических пестицидов по хлору после его отщепления от анализируемого соединения. В подобных методах необходимая степень специфичности достигается в предварительном этапе анализа — очистке, избавляющей образец от интерферирующих веществ. Кроме того, при определении пестицидов, особенно в случае растительных образцов (часто, но далеко не всегда), известно, каким пестицидом была произведена обработка. В этом случае требуется только установить его отсутствие или наличие и определить количество. [c.7]

Наряду с достаточно избирательными люминесцентными реакциями, как, например, определение галлия родамином С, алюминия салицилаль-о-аминофенолом и др., имеются и групповые люминесцентные реагенты, напримф 8-оксихинолин или морин. При использовании групповых люминесцентных реагентов химику-аналитику приходится заботиться о максимальном повышении специфичности реакции, создавая сторого определенную среду, применяя маскирующие комплексообразователи или отделяя определяемые примеси. Последний способ получает наиболее широкое распространение в связи с развитием хроматографического метода М. С. Цвета . В хроматографическом методе разделения смесей веществ широко применяют групповые люминесцентные реагенты. Наиболее часто используют бумажную хроматогра-фию " , особенно в тех случаях, когда имеется малое количество анализируемого вещества, а также для ориентировочных определений при последующах анализах. Кроме того, бумажная хроматография катионов может быть использована как часть какой-либо схемы анализа в систематическом качественном анализе. В зарубежной литературе имеются указания на возможность применения хроматографии на бумаге в общей схеме классического качественного анализа катионов " . [c.148]

Для фотометрического определения циркония предложено множество реагентов, однако полностью специфичных реакций нет и мало даже избирательных. При их применении к анализу силикатных пород обычно требуется отделение от мешающих элементов. Бабко и Василенко [8] изучили 18 реагентов на цирконий и рекомендовали в качестве оптимальных ксиленоловый оранжевый и метилтимоловый синий. Для определения циркония в породах и минералах применялись арсеназо I [6] и арсеназо III [9], а несколько позже для этой цели была предложена хинализаринсульфоновая кислота [10]. [c.455]

Были проведены тщательные исследования природы образовавшихся фиб-ринонентидов (эти данные рассмотрены в обзоре Лаки и Гладнера [159], а также в приведенных выше работах, относящихся к исследованиям N-koh-цевых групп фибриногена), разбор которых выходит за рамки этой главы. Однако необходимо отметить, что тромбин обладает избирательной специфичностью, выражающейся в том, что образовавшиеся в реакции превращения пептиды всегда содержат С-концевой остаток аргинина, а фибрин — четыре N-концевых остатка глицина и два N-концевых остатка тирозина. Таким образом, специфичность действия тромбина ограничивается расщеплением аргинин-глициновой пептидной связи [183]. Каждый из образовавшихся фибринопептидов состоит примерно из 20 аминокислотных остатков и не содержит углеводов. [c.254]

Индекс избирательности. Бельчер ввел пояягт индекса избирательности [40, 43] для обозначения степени избирательности или специфичности различных аналитических реакций. Посредством этого индекса можно легко определить степень избирательности данной реакции в ходе данного аналитического определения при различных условиях. Символика индекса избирательности напоминает символику изотопов например, индекс избирательности для весового определения палладия диметил-глиоксимом имеет следующий вид [c.42]

Пероксидаза способна катализировать реакции оксидазного, пероксидазного и оксигеназного окисления субстратов (рис. 5). Не обладая специфичностью в реакциях индивидуального пероксидазного окисления, фермент способен приобретать избирательность в реакциях совместного окисления субстратов. Хотя участие фермента в оксигеназных реакциях мало исследовано. [c.32]

Мембраны ионоселективных электродов обладают большой специфичностью по отношению к определенному виду ионов возникающий прн этом потенциал составляет значительную часть э.д.с. соответствующей электрохимической снстемы. Если ионоселективный электрод сочетать с ферментом, сг[особным избирательно катализировать одну определенную реакцию, протекающую с участием ионов, по отношению к которым обратим этот электрод, то по изменению потенциала электрода можно следить за ходом реакции. Ионоселективные электроды применяются при изучении либо естественных, либо моделирующих их искусственных биологических мембран, что составляет одну из задач науки биоэлектрохимии, родившейся на стыке электрохимии и биологии. [c.207]

Детальные исследования показали необходимость дифференци-ровать различные типы явлений, объединяемых общим понятием отравление . Прежде всего, целесообразно различать понятия отравления и блокировки. При отравлении наблюдается специфическое действие яда в отношении данного катализатора и данной реакции. Блокировка же представляет собой фактически механический процесс экранирования поверхности катализатора в результате отложения на ней примесей. Поэтому блокировка не специфична ни в отношении реакции, ни в отношении катализатора. Однако, естественно, блокировка резче сказывается на пористых катализаторах вследствие забивки устьев пор. Наиболее часто встречающимся видом блокировки катализаторов является отложение на их поверхности высокомолекулярных углеродистых соединений при проведении различного рода органических реакций, в частности крекинга. Такой процесс обычно называют зауглероживанием или закоксовы-ванием катализатора. При блокировке в первом приближении не меняются ни энергия активации катализатора, ни его избирательность (исключая процессы в диффузионной области), поскольку действие блокирующего вещества сводится к механическому выключению отдельных участков поверхности. Блокировка, как правило, является обратимым процессом, если при удалении блокирующего вещества не происходит разрушения или дезактивации катализатора. Так, углеродистые отложения удаляются простым выжиганием (при условии должной термоустойчивости катализатора). [c.52]

В отсутствие катализатора обе реакции протекают параллельно. Специфичность действия особенно велика у биока-тализаторов. Избирательность зависит не только от природы катализатора, но и от условий его применения. [c.119]