Без ферментов невозможна жизнь

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]

Жизнь клетки невозможна без энергии, и в ее отсутствие клетка подобна неработающей машине. По способности усваивать и преобразовывать энергию все живые организмы делятся на фототрофов, живущих за счет лучистой энергии, и хемотрофов, существующих за счет энергии химических реакций. В обоих случаях усвоение и преобразование энергии осуществляют ферменты, именно они превращают энергию химических реакций в тепло, движение, транспорт веществ в клетках и тканях, передачу нервных импульсов, превращение химической энергии в световую или звуковую. [c.72]

Б. Ферменты. Катализаторы живого организма, без которых невозможна жизнь. [c.331]

Благодаря большому значению диэлектрической проницаемости вода поддерживает растворенные в ней соли, кислоты и основания в ионизированном состоянии. Быстро протекающие химические реакции чаще всего совершаются между ионами, т. е. заряженными частицами. Ионы регулируют действие множества биологических катализаторов — ферментов, без которых невозможна жизнь движение ионов через биологические мембраны обусловливает передачу нервного возбуждения, концентрация ионов в почве определяет возможность нормального роста растений и т. д. Поэтому для развития жизни совершенно необходима среда, поддерживающая надлежащий уровень ионизации молекул. [c.33]

Можно утверждать, что без катализа вообще была бы невозможна жизнь. Достаточно сказать, что лежащий в основе жизнедеятельности процесс ассимиляции двуокиси углерода хлорофиллом растений является фотохимическим и каталитическим процессом. Простейшие органические вещества, полученные в результате ассимиляции, претерпевают затем ряд сложных превращений. В химические функции живых клеток входит разложение и синтез белка, жиров, углеводов, синтез различных, часто весьма сложных молекул. Таким образом, клетка является своеобразной и весьма совершенной химической лабораторией, а если учесть, что все эти процессы каталитические — лабораторией каталитической. Катализаторами биологических процессов являются особые вещества — ферменты. Если сравнивать известные нам неорганические катализаторы с ферментами, то прежде всего поражает колоссальная каталитическая активность ферментов. Так. 1 моль фермента алкогольдегидрогеназа в 1 сек при комнатной температуре превращает 720 моль спирта в уксусный альдегид в то время как промышленные катализаторы того же процесса (в частности, медь) при 200 °С в 1 сек превращают не больше 0,1—1 моль на один грамм-атом катализатора. Или, например, 1 моль фермента каталазы при О °С разлагает в одну секунду 200 ООО моль перекиси водорода. Наиболее же активные неорганические катализаторы (платиновая чернь) при 20 °С разлагают 10—80 моль перекиси в 1 сек на одном грамм-атоме катализатора. Приведенные примеры показывают, что природные биологические катализаторы во много раз превосходят по активности синтетические неорганические катализаторы. Высокая специфичность и направленность действия, а также способность перерабатывать огромное количество молекул субстрата за короткое время при температуре существования живого организма и позволяет ферментам в достаточном количестве давать необходимые для жизнедеятельности соединения или уничтожать накапливающиеся в процессе жизнедеятельности бесполезные, а иногда и вредные продукты. [c.258]

БЕЗ ФЕРМЕНТОВ НЕВОЗМОЖНА ЖИЗНЬ [c.306]

Ферменты участвуют в осуществлении всех процессов обмена веществ, в реализации генетической информации. Переваривание и усвоение пищевых веществ, синтез и распад белков, нуклеиновых кислот, жиров, углеводов и других соединений в клетках и тканях всех организмов — все эти процессы невозможны без участия ферментов. Любые проявления функций живого организма — дыхание, мышечное сокращение, нервно-психическая деятельность, размножение и др, — обеспечиваются действием ферментов. Все вышесказанное позволяет назвать ферменты эликсирами жизни . [c.94]

Растениям необходим и азот. Все белковые вещества—а без них невозможна жизнь —содерл<ат азот. В почве живет огромное количество бактерий, которые связывают содержащийся в атмосфере свободный азот, превращая его в аммиак. А аммиак легко усваивается растениями. Азотные бактерии не могли бы проделывать эту нужную работу без ферментов. С помощью этих тонко действующих, очень активных биокатализаторов те реакции, которые в заводских условиях требуют стоградусных температур и давления в сотни атмосфер, осуществляются при обыкновенных условиях. [c.310]

Многие знают о применении катализа в промышленности, где часто работа цехов и даже предприятий основана на использовании каталитических процессов (например, синтез аммиака, метанола, уксусной кислоты, окисление сернистого газа и многие другие). Широко известно также то, что без каталитических процессов невозможна жизнь биокатализаторы, ферменты, играют решающую роль в жизненных процессах. Но, по-видимому, мало кто знает о применении катализа в химическом анализе (аналитической химии). [c.3]

Жизнь, насколько нам известно, была бы невозможна в отсутствие более чем 500 различных ферментов, катализирующих бесчисленное множество химических реакций организма. Не будь этих катализаторов, реакции нашего организма протекали бы настолько медленно, что не имели бы никакого смысла. Как известно, когда открывают бутылку подогретого газированного напитка, происходит взрыв — угольная кислота почти мгновенно разлагается на углекислый газ (СО2) и воду. Но даже такая, [c.337]

Дрожжи — живые организмы, нуждающиеся для своей жизнедеятельности в ряде разнообразных органических и неорганических веществ. Сложнейшие химические процессы синтеза и гидролиза в дрожжевой клетке протекают под влиянием биокатализаторов (витаминов и ферментов), без которых жизнь невозможна. [c.188]

Научные работы посвящены главным образом изучению химических основ жизни, выяснению особенностей высокоорганизованной живой материи. В начале творческой деятельности (середина 1840-х) изучал оптическую асимметрию молекул и показал, что она лежит в основе различия двух винных кислот. Разделил (1844—1848) кристаллы право- и левовращающих форм солей виноградной кислоты. Установил селективную избирательность микроорганизмов, способных разделять смеси оптических изомеров органических веществ, усваивая лишь один из них. Это послужило для него основанием, во-первых, к установлению связей между явлениями оптической активности и жизни и, во-вторых, к отграничению жизни как высокоорганизованной формы существования материи от менее организованных неорганических форм. Изучал (1857—1860-е) спиртовое, уксусное и другие формы брожения и в споре с П. Э. М. Бертло и Ю. Либихом отстаивал утверждение о биологической природе этого явления, не отрицая возможности выделения ферментов из организмов и внеклеточного брожения. Открыл явление анаэробиоза. Заложил научные основы управления процессами виноделия и пивоварения. Создал метод предохранения пищевых продуктов от порчи (пастеризация). Доказал невозможность самозарождения живых существ вне эволюционных путей. Разработал (1870—1885) учение об искусственном иммунитете против инфекционных заболеваний и ввел систему прививок и вакцинаций. [c.383]

Большая часть органических реакций протекает без катализатора при биологических температурах чрезвычайно медленно. Поэтому жизнь без ферментов была бы невозможна. При старой технике органической химии с применением несколько повышенной температуры и сильно действующих неорганических реактивов (концентрированная серная кислота, азотная кислота, натриевая щелочь и т. д.) можно было работать и без катализаторов, в частности в области химии ароматических соединений. Однако существуют определенные температурные границы, за пределами которых органические вещества небезразлично относятся к действию температуры. В этом одна из причин, почему катализ находит все большее применение в органической химии. Лишь благодаря ему была разработана химическая технология алифатических соединений. [c.9]

Рентгеноструктурный анализ дает точные представления о пространственном расположении частей в огромных и очень сложных молекулах белков и ферментов, нуклеиновых кислот и других важнейших для жизни человека соединений (рис, 20). В верхней части модели видна темная дискообразная частица это гем, придающий соединению окраску. Буквой N обозначено положение Ы-концевой аминокислоты. Без таких представлений невозможно понять механизм действия ферментов механизм синтеза белков на нуклеиновых кислотах н другие важнейшие биологические (биохимические) функции. [c.53]

Функции ферментов исключительно разнообразны. С ними связаны все превращения живой материи, от них зависит распад одних веществ в организме и образование новых. Переваривание и усвоение пищевых продуктов, прежде всего белков, жиров, углеводов, невозможно без участия ферментных систем. С другой стороны, синтез белков, нуклеиновых кислот, липидов, гормонов и других веществ в организме также представляет собой совокупность ферментативных реакций. Все функциональные проявления живого организма — дыхание, двигательные движения, нервно-психическая деятельность, размножение и т. д. — непосредственно связаны с работой соответствующих ферментных систем. Ферменты ответственны и за такие функции, как транспорт различных веществ и ионов через биологические мембраны. Совокупность ферментативных реакций, строго локализованных в пространстве и происходящих в определенный интервал времени, и составляет существо то(Го, что мы называем жизнедеятельностью, жизнью. Именно в этом глубокий смысл изречения Фридриха Энгельса, приведенного в эпиграфе к этой глав [c.33]

Случайное образование сложных по структуре белков и нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) одновременно в одном и том же месте абсолютно вне пределов возможного. Однако образование одного из них при отсутствии другого также совершенно невозможно. Поэтому человек вынужден заключить, что возникновение жизни химическим путем категорически невозможно. Этот факт признан и другими известными учеными-эволюционистами ДНК не может создать новую ДНК без помощи каталитических белков и ферментов. Одним словом, белки не могут возникнуть без участия ДНК, но и молекула ДНК не может возникнуть при отсутствии белков .2 [c.122]

Ферменты значительно эффективнее обычных неорганических катализаторов. При ферментативном катализе реакции часто идут в 100 000—1 ООО ООО раз быстрее, чем при обычном катализе. Если бы реакции протекали медленнее, то жизнь была бы невозможна. Известно, например, что одна из основных реакций в нервной системе проходит всего за миллионные доли секунды. [c.346]

Распространение в природе и значение. Белки широко распространены в природе. Они содержатся во всех животных и растительных организмах, образуя основную часть протоплазмы и ядра каждой живой клетки. Без белков жизнь невозможна. Особенно много белков в животных организмах. Там они составляют органическую часть скелета, входят в состав мышечной и нервной ткани, образуют кожу, волосы, ногти, шерстной покров. Когти животных, их рога, копыта, перья — это смеси различных белков. Белки содержатся в крови, молоке. Служат строительным материалом для создания клеток тканей. Играют роль запасного энергетического материала, так как излишек белков в организме животных превращается в углеводы. Входят в состав ферментов. [c.285]

Прежде чем перейти к описанию этого опыта, необходимо сообщить, что ферментами называют особые биологические катализаторы белковой природы, содержащиеся во всех клетках организма и обусловливающие исключительно быстрое течение химических процессов в живых организмах, несмотря на то, что процессы эти протекают без участия сильных химических агентов и при невысокой температуре (температура тела). Ферменты играют исключительно важную роль в жизнедеятельности организма. Без ферментов жизнь была бы невозможна. [c.116]

Без работы этих удивительных конвейеров жизнь клетки была бы невозможна. И учены.м, конечно, важно было узнать, в каких частях клетки располагаются эти микроскопические печи , в которых сгорает топливо жизни — полисахариды И вот после многих исследований удалось установить, что открытые в начале нашего века маленькие частички, включенные в протоплазму клетки, митохондрии, и являются как раз теми энергетическими цехами клетки, в которых установлены конвейерные линии повелителей огня — окислительных ферментов. [c.163]

Ферменты, представленные в различных органах и тканях. Они являются катализаторами основных метаболических процессов, без которых жизнь клетки невозможна (обмен белков, углеводов, липидов). При повреждении мембран клеток и гистогематических барьеров эти ферменты или появляются в крови, или.в ней повышается их количество. Определение повышенного количества этих ферментов в крови не позволяет локализовать патологический процесс. [c.77]

Поддержание градиента концентрации такого химически вполне безобидного иона, как ион натрия (или калия), позволяет клетке быть в постоянной готовности к реакции на случай повреждения (а в дальнейшем, при совершенствовании этого механизма,—уже л,ишь при угрозе повреждения). Изменение градиента концентрации служит сигналом для принятия защитных мер, прежде всего для включения механизмов синтеза пограничного вещества — липидов и белков клеточной мембраны. Необходима тонкая регулировка процесса биосинтеза элементов мембраны (как и других биосинтетических процессов — синтезов ферментов и матриц). В самом деле, избыточный синтез делает жизнь невозможной —клетка переполняется веществом, на избыточный синтез напрасно расходуется вещество и энергия. Таким образок, возникает необходимость непрерывного (пока существует опасность повреждения) поддержания готовности к реагированию, к раздражению и возбуждению. Для этого приходится все время поддерживать искусственный градиент концентрации химически безвредных сигнальных веществ — ионов натрия и калия. Постоянная боевая готовность клетки обычно сопряжена с непрерывным расходом энергии. В неблагоприятных солевых условиях расходы на поддержание необходимого градиента могут превысить возможности клетки. Тогда становится дешевле похоронить, чем прокормить .... На этом основано использование в качестве консервирующего средства поваренной соли —в сильно соленой среде истощаются и гибнут нежелательные нам микроорганизмы. Поэтому безжизненны резко соленые водоемы и столь мало пригодны для жизни солончаки (см., однако, стр. 141). [c.98]

Азот. Среди большого количества элементов минерального питания, используемых сахарной свеклой, азот имеет особое значение. Он является компонентом всех аминокислот, фосфатидов, ферментов и других веществ, без которых невозможна нормальная жизнь растительного организма. При урожае корнеплодов 30 т/га свекла потребляет из почвы 120—160 кг азота, то есть в 1,5—2 раза больше, чем зерновые хлеба при среднем урожае 3 т/га. Многолетними исследованиями Д. И. Прянишникова и его учеников установлено, что основным источником питания растения свеклы являются аммиачные и нитратные формы азотных соединений. [c.26]

ЭТОГО накопления продуктов гидролиза лактозы больше не происходит. Объясняется это следующей причиной. На данной стадии реакции в растворе образуется настолько высокая концентрация продуктов гидролиза (глюкозы и галактозы), что их соединение с образованием лактозы протекает точно с такой же скоростью, с какой происходит гидролиз 0,001 М оставшейся в растворе лактозы. Иными словами, реакция достигает равновесного состояния. Наиболее характерная черта всех видов катализа, в том числе и ферментативного катализа, состоит в том, что присутствие катализатора может влиять лишь на скорость, с которой реакция достигает равновесия, но никогда не влияет на само состоиние равновесия. Поэтому добавление к раствору лактозы Р-галактозидазы приводит к тому, что гидролиз достигает равновесия не за годы, как при спонтанной реакции, а за минуты. Однако остаточный уровень лактозы в растворе после достижения равновесия при каталитической реакции в точности равен тому уровню, который устанавливается в состоянии равновесия при спонтанной реакции. Это обусловлено тем, что фермент во столько же раз ускоряет гидролитическое расщепление лактозы на глюкозу и галактозу, во сколько раз он ускоряет обратную реакцию образования лактозы из продуктов реакции при их высоких концентрациях. Таким образом, ферменты вовсе не совершают химических чудес, которые без них были бы невозможны. Они просто увеличивают скорость химических реакций, которые происходят и спонтанно, но которые в отсутствие фермента не достигли бы равновесия и за время нашей жизни. [c.106]

Приведенные примеры иллюстрируют первые шаги, сделанные на пути конструирования ферментов с аллостерическими свойствами. Полученные результаты показывают потенциальную плодотворность данного направления исследований. Однако для наиболее полного воплощения этих идей в жизнь при конструировании таких полипептидов необходимо учитывать пространственные особенности взаимодействия объединяемых каталитических доменов в гибридных белках, а это невозможно без понимания связей между первичной и пространственной структурами изучаемых полипептидов, что, впрочем, относится и ко всей области рационального дизайна белковых молекул. Интенсивные структурные исследования белков с высоким разрешением и молекулярное моделирование в конце концов позволят решать такого рода проблемы. [c.382]

Явление ферментативного катализа истолковывалось по-раз ному. Практический вопрос стал предметом острой полемики Возникли две точки зрения. Сторонники первой — Шванн и Пас тер — утверждали, что ферменты невозможно отделить от кле ток, их действие и свойства неразрывно связаны с жизнью кле ток. Они считали, что спиртовое брожение является результато жизнедеятельности дрожжевых клеток, а не действия ферментов Ферменты, которые проявляют свою активность в связи с жизне деятельностью (дрожжи, молочнокислые, гнилостные бактерии и т. д.), действующие внутри клеток, стали называться организованными ферментами. В противоположность им ферменты, содержащиеся в пищеварительном соке (пепсин, амилаза и др.), которые могут проявлять свою активность вне организма, стали считать неорганизованными . Неорганизованные ферменты В. Кюне (1878) предложил назвать энзимами, а для организованных был сохранен термин ферменты . [c.122]

С точки зрения минимального фермента жизнь состоит из чередования процессов ассоциации с сигма-фактором для инициации или с белком NusA для терминации. Одновременное взаимодействие обоих факторов с минимальным ферментом невозможно. Нет основания считать один фактор более присущим ферменту, чем другой, поскольку оба они, по-видимому, его альтернативные компоненты. Таким образом, выделение мини- [c.172]

Броуновское движение молекул, которое приводит их в движение, создает объемную диффузию и микропородиффузионный каталитический эффект. Эти факторов регулируют частоту соударения молекул, т.е. дают возможность атомам очень часто встречаться, чтобы склеиваться в любых их соотношениях и с большой степенью вероятности. Объемная диффузия перемещает химические вещества из мест их большей концентрации в места их меньшей концентрации, т.е. приводит в движение химические вещества в определенном направлении. МДК-эффект способствует созданию микронор и поддержанию их на определенном уровне проницаемости, необходимом для движения веществ сквозь склеенные сообщества химических компонентов — тканей растений и живых организмов и горных пород. МДК-эффект также создает осмос, без которого невозможна жизнь растений и живых организмов. МДК-эффект также регулирует каталитическое ускорение химических реакций в микропорах горных пород, в ферментах, у ровных стенок твердых материалов, являясь универсальным механизмом катализа, причем чрезвычайно избирательного катализа но принципу ключ-замок. [c.286]

Синтез белка является наиболее важным процессом в природе, в метаболизме клетки. Без белка невозможна ни одна форма жизни на земле. В метаболизме даже самых примитивных клеток бактерГ1Й участвует более 3000 различных белков, в первую очередь ферментов. В синтезе каждого белка принимает участие определенный ген — сегмент молекулы ДНК, строго определенная матричная РНК и набор т-РНК, каждая из которых переносит только одну аминокислоту. Таким образом, число возможных и-РНК определяется числом возможных белков (порядка 10 10 ), а число возможных т-РНК — числом аминокислот, участвующих в синтезе данного белка. [c.560]

Все взаимосвязанные реакции, которые, в сущности говоря, и составляют жизнь живой клетки, зависят от ферментов. Репликация генетической информации, ее преобразование в инструкции для синтеза специфических белков (транскрипция и трансляция), самый синтез этих белков — каждый из этих процессов зависит от специфических ферментов, которые в свою очередь образуются в результате этих процессов. Более того, все реакции промежуточного обмена веществ, поставляющие строительный материал и энергию для образования новых и жизнедеятельности старых клеток, катализируются ферментами, синтезированными под контролем ДНК ядер, хлоропластов и митохондрий. Б задачу этой книги не входит рассмотрение вопроса о том, возможна или не возможна жизнь. Ясно одно жизнь как самопро-являющееся, самовоспроизводящееся, метастабильное состояние невозможна без ферментов. Главное, чему учит нас энзимология, коротко состоит в следующем все явления жизни, начиная от самых простейших реакций до сложных процессов человеческого сознания и мышления, могут быть описаны с помощью понятий, определяющих химические и физические свойства атомов, ионов и молекул. [c.15]

Для правильной работы большого числа звеньев биологических машин необходимо не только соблюдать последовательность включения отдельных химических механизмов — процессов гликолиза, цикла Кребса, ферментов дыхательной цепи и т. д., но и расположить в пространстве все соответствующие химические аппараты так, чтобы продукт, полученный в одном из них, легко попадал в следующий. Без этого невозможен слаженный ход химических машин и, конечно, невозможно и четкое регулирование их действия. Отсюда следует, что клетка — это не просто сосуд, где беспорядочно, как в растворе, рассеяны ферменты, субстраты, гормоны и т. д. Клетка действительно напоминает механизм, назначение которого поддерживать свое существование и обеспечивать устойчивость организма в целом. В биологической клетке, как и во всякой машине, детали размещены строго определенным образом клетка имеет структурно химическую организацию. Исходя из общих соображений, относящихся к характерным особенностям жизни, попробуем выяснить, какие же процессы О бя-зательно должны протекать в клетке и в каком порядке они должны сочетаться. [c.156]

При обсуждении активности и селективности следует особо подчеркнуть, что высокая акивность и высокая специфичность ферментов — это их различные функции, никак не связанные друг с другом. Каталаза — высокоспецифичный и высокоактивный фермент, но известно большое количество высокоспецифичных лигаз, проводящих реакции с очень небольшими скоростями. С другой стороны, некоторые активные гидролазы обладают широким спектром субстратной специфичности. Высокая специфичность ферментов является их биологически необходимым свойством. Без абсолютной специфичности большинства ферментов существующая форма жизни оказалась бы невозможной, поскольку в клетке существуют различные гомологические или функционально близкие субстраты, которые подвергаются совершенно различным типам превращения. Ферменты в живых системах невозможно заменить никакими другими катализаторами, ибо все они не обладают необходимой качественной особенностью ферментов — их субстратной специфичностью. [c.69]

Б. Неправильно. Хотя ббльшую часть необходимых ферментов обеспечивает механизм репликации клетки-хозяина, однако даже мелкие вирусы обладают способностью производить специальные белки, необходимые для инициации синтеза собственной ДНК. Если бы они были лишены такой способности, то оказались бы под действием строгих правил репликации хромосом, позволяющих осуществить только один круг репликации за время жизни одного клеточного поколения, так что многочисленные циклы репликации вирусов были бы невозможны. [c.301]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология