Ферменты как катализаторы биологической природы

Ферменты—биологические катализаторы белковой природы, ускоряющие химические реакции, необходимые для жизнедеятельности организмов. [c.185]

Биохимические реакции у растений и животных ускоряются биологическими катализаторами, называемыми фермента-м и. Они представляют собой либо высокомолекулярные белки, либо сочетание белков с соединениями небелковой природы. Каждый фермент характеризуется высокой избирательностью по отношению в каждому конкретному процессу. Например, окисление сахара в организме протекает примерно в 10 раз быстрее, чем при той же температуре в водном растворе под влиянием кислорода. В сложной цепи биохимических процессов окисления сахара в организме участвует неско.лько ферментов, каждый из которых катализирует отдельную стадию. [c.82]

Механизм ферментативного катализа. Существует ряд тео рий, которые объясняют механизм действия ферментов, но во всех теориях признается, что ферменты являются биологическими катализаторами. В настоящее время большинство исследователей считает, что ферменты вступают в промежуточное соединение с субстратом, на который они каталитически действуют. Но разногласия возникают по вопросу, какой характер имеет это соединение физический, химический или адсорбционный. Очевидно, между этими типами соединений нет существенной разницы. Благодаря этому соединению фермент активирует субстрат, молекулы последнего становятся химически активнее, легче гидролизуются, восстанавливаются, окисляются и подвергаются другим химическим превращениям. Но природа внутримолекулярных изменений, происходящих при активировании, точно не установлена. Остановимся на двух теориях ферментативного катализа. [c.522]

Ферменты являются катализаторами биологических реакций. Их каталитическая эффективность часто совершенно удивительна и в сочетании со специфичностью к субстрату позволяет организму выбрать для данной конкретной молекулы только один единственный путь метаболизма из многочисленных возможных химических реакций, в которые может вступать эта молекула и продукты ее превращений. Специфичность фермента к определенному субстрату может иметь структурную или стереохимическую природу. Структурная специфичность может быть либо достаточно отчетливо выраженной, либо, напротив, она может быть относительно широкой как, например, это показано для гидролитических ферментов пищеварительной системы. Стереоспецифичность является характерной особенностью ферментативно катализируемых реакций, в ко- [c.24]

Катализ широко распространен в природе. Сам термин впервые был введен еще в XIV в. С глубокой древности, задолго до создания научных основ химии, человек широко использовал различные каталитические процессы, протекающие с участием биологических катализаторов — ферментов, В качестве примера можно назвать такие процессы, как приготовление алкогольных напитков, сыроварение, выделка кож, хлебопечение и многие другие. [c.158]

Ферменты как катализаторы биологической природы [c.165]

Химические реакции в клетке протекают при участии ферментов — биологических катализаторов. Особенность катализа, осуществляемого ферментами, состоит в том, что он высокоспецифичен (соединения, близкие по структуре к субстрату, не подвергаются превращениям), завершается без образования промежуточ- ных или побочных продуктов и превращает субстрат-только по одному пути ИЗ многих возможных. Химическая реакция, катализируемая ферментом, всегда регулируется. Регулируемость ферментов, наряду с их замечательными каталитическими свойствами, представляется решающим фактором, определившим то, что практически все процессы в биологических системах протекают при участии катализаторов белковой природы. [c.5]

Химическая кинетика. В задачи кинетики входят определение скорости реакции в гомогенной и гетерогенной среде, исследование зависимости скорости от концентрации реагирующих веществ, температуры, давления, а также влияния излучения и катализаторов. Особенно важную роль в жизнедеятельности организмов играют биологические катализаторы белковой природы (ферменты), присутствующие во всех без исключения живых клетках и обеспечивающие протекание почти всех биохимических реакций в любом организме. Конечной целью кинетических исследований является установление механизма изучаемой реакции. [c.6]

Более ста лет назад Берцелиус указывал на существование некой каталитической силы [1], однако лишь в 1900 г. представление о катализе ионами гидроксония и гидроксида было поставлено на прочную теоретическую и экспериментальную основу [2, 3]. В 20—30-х годах нашего столетия благодаря появлению новых ВЗГЛЯДОВ на природу кислот и оснований была создана теория общего кислотно-основного катализа [4]. В течение последнего десятилетия все более пристальное внимание исследователей привлекают биологические катализаторы химических реакций — ферменты [5]. Одновременно сформировались новые представления о катализе полифункциональными органическими молекулами и комплексами ионов металлов. [c.7]

Ферментативные каталитические реакции. Исключительным сочетанием селективности и чувствительности обладают реакции, катализируемые ферментами. Ферменты — это биологические катализаторы белковой природы, они могут оказывать каталитическое действие на реакцию одного вещества в присутствии ряда других веществ, которые сами способны вступать в аналогичную [c.436]

Каждый фермент действует только на одно определенное вещество или на группу веществ, обладающих близкой структурой. Он осуществляет реакцию определенного типа, расщепляет связи определенной структуры. Это, может быть, наиболее характерное свойство фермента называется его специфичностью. Специфичность действия ферментов — важнейшее биологическое явление. Без него невозможен направленный обмен веществ в природе и, следовательно, сама жизнь. Биологические катализаторы не только регулируют скорость химических реакций в клетках, но определяют, какие вещества должны подвергнуться превращению. Взаимосвязанное действие ферментов как бы организует жизненные процессы, выбирает, вовлекает те или иные вещества в реакции и, кроме того, определяет из различных возможных путей тот необходимый, может быть, единственный путь, по которому должен идти процесс. Специфичность ферментов может выражаться по-разному. [c.57]

Иногда такая классификация не является достаточно четкой, например, для широкого класса биологических реакций при участии ферментов. Ферменты действуют как катализаторы при получении белков и сами представляют собой вещества белковой природы коллоидального размера (10—100 ммк). Следовательно, растворы, содержащие ферменты, занимают промежуточное положение между гомогенными и гетерогенными системами. Хотя такие системы называют иногда микрогетерогенными, мы не выделяем их в отдельный класс, поскольку при рассмотрении их кинетики они трактуются, в зависимости от обстоятельств, либо как гомогенные, либо как гетерогенные. [c.22]

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]

Ферменты могут быть определены как макромолекулярные катализаторы биологического происхождения. В этом определении нет указаний на белковую природу ферментов, и, действительно, можно допустить, что тот или иной фермент, не выделенный в чистом виде, окажется веществом небелковой природы. До сих пор, однако, подобные ферменты не были обнаружены, поэтому мы вправе определить ферменты также и как каталитически активные белки. [c.273]

Ферменты - биологические катализаторы белковой природы, которые играют важнейшую роль в обмене веществ, регулируя биохимические процессы. Они синтезируются микрофлорой, высшими растениями и поступают в почву с их прижизненными выделениями, после отмирания и лизиса микробных клеток и растительных остатков. Ферменты, выделяемые в почву, значительное время сохраняют активность благодаря фиксации (иммобилизации) илистой и пылеватой фракциями почв, ее органическим веществом. [c.323]

Предполагается [81] следующая общая схема механизма фотосинтети ческого выделения водорода. Солнечный свет поглощается светочувствительным пигментом, например белком хлорофилла. При помощи активных центров белка эта энергия сообщается электронам, источником которых мол<ет служить некоторое донорное вещество. Затем электроны через промежуточное соединение ферроксин доставляются к ионам водорода Н+, восстановление которых до молекулярного состояния происходит под действием катализатора биологической природы по реакции 2Н+ + 2е —>- Нг. По современным представлениям таким катализатором является фермент гидрогеназа или нитрогеназа. [c.343]

Каталитические процессы имеют исключительное значение в жизнедеятельности животных и растений. Биологические реакции идут только при определенных условиях — при значениях рн, близких к нейтральному, и температурах, мало отличающихся от 300 К. Границы, в которых допустимы отклонения от этих условий, очень узки. Роль катализаторов в этих процессах выполняют ферменты — полимерные вещества белковой природы. [c.301]

Влияние катализаторов на скорость химических реакций. При добавлении к реагирующей смеси катализаторов происходит резкое изменение скорости химической реакции. Катализаторы могут быть неорганической и органической природы, в том числе биологические катализаторы — ферменты, синтезирующиеся в живых организмах. [c.87]

Изучение свойств ферментов, разработка методов определения активности ферментов и, наконец, получение ферментов в чистом виде окончательно опровергли виталистические представления о ферментах, что создало широкие перспективы для развития ферментологии. Вместе с этим удалось выявить специфические особенности ферментов как биологических катализаторов, отличающие их от обычных катализаторов, являющихся чаще всего неор1 аническими веществами и иногда несложными по своей структуре органическими соединениями. Специфические особенности ферментов определяются их белковой природой. Коллоидальное состояние, большая чувствительность к изменениям температуры и разрушение при 80° и выше, строгая зависимость активности ферментов от концентрации водородных ионов отличают ферменты от обычных катализаторов, не относящихся к белкам. Однако самыми замечательными свойствами, характерными для биологических катализаторов — ферментов, является специфичность их действия и чрезвычайно высокая активность. Эти свойства позволяют считать ферменты идеальными катализаторами, играющими важную роль в процессах обмена веществ, лежащих в основе жизнедеятельности организмов. [c.176]

Повышение и понижение температуры, изменяющие оптимальные условия действия катализаторов, губительно отражаются на их активности. Это прежде всего относится к экзотермическим процессам, при которых необходимо удаление избытка тепла, а также к биологическим катализаторам-ферментам, которые в силу своей белковой природы весьма чувствительны к изменениям температуры. [c.102]

Ферменты - биологические катализаторы, образующиеся в живых организмах и представляющие собой вещества белковой природы. Преимущество ферментных препаратов перед другими средствами очистки от специфических загрязнений зависит от двух особенностей действия ферментов 1) выраженной специфичности ферментов, позволяющей избирательно вовлекать в реакцию только определенные вещества, и [c.221]

В заключение отметим еще один вид катализа — ферментативный катализ. Ферменты — катализаторы биологического происхождения— ускоряют химические процессы, проходящие в живом организме. Ферменты имеют либо чисто белковую природу, либо представляют собой белки, связанные с небелковыми соединениями (коферментами). Иногда в состав обоих типов ферментов включаются металлические или иные ионы (ионные кофакторы). Несомненно, что для ферментативного катализа нет единого простого механизма. Имеются примеры ферментативного катализа, обусловленного концентрированием и ориентацией реагентов на активном центре фермента (катализ сближением), а также образованием ковалентных фермент-субстратных промежуточных соединений. Ферментативный катализ может проходить по механизму общего кислотно-основного катализа. По-видимому, специфические ферментативные ускорения могут йызываться конформа-ционными изменениями ферментов в присутствии субстратов, т. е, деформированием ферментов и (или) субстратов (напряжение, на тяжение, искривление и т. п.). Проблемы ферментативного катализа равным образом рассматриваются в физической химии, биохимии, биоорганической химии. Интересующихся мы отсылаем к специальной литературе (см. список литературы в конце главы). [c.198]

Можно предполагать наличие подобного биоэлектрокаталитп-ческого механизма не только в модельных, чисто электрохимических, но и в нативных биологических системах, где поляризующее воздействие могут оказывать электроповерхностные явления и окислительно-восстановительные ферменты. Следовательно, интенсификация анодного растворения золота в присутствии белковых остатков и, очевидно белков, может быть по праву отнесена к биоэлектрокаталитическим реакциям — явлению, связанному с ускорением электрохимических реакций в присутствии катализаторов биологической природы. Интерес к этому направлению в электрохимических исследованиях стимулируется перспективами создания принципиально новых технологических процессов. В литературе давно отмечалось, что биокаталитическое воздействие является определяющим для протекания многих процессов растворения и осаждения рудных компонентов в земной коре [41, с. 256]. [c.59]

Первые работы Алексея Николаевича относились к ассимиляции углекислоты им была впервые сформулирована точка зрения на фотосинтез как на окислительно-висстановительный процесс. Ее развитие мы находим и в ряде новых исследований по механизму ассимиляции. Эти работы направили внлмание Алексея Николаевича на роль перекисей при биологических процессах и привели на следующем этапе к истолковапию химизма процессов дыхания и окисления на основе первичного образования перекисей. Теория медленного окисления Баха, созданная полвека тому назад, явилась ключом к раскрытию механизма процессов, протекающих под действием молекулярного кислорода. На основе большого фактического материала А. Н. Бах пришел к выводу, что активация обычно пассивного молекулярного кислорода связана с образованием перекисей, возникающих при окислении легко окисляющихся веществ. Эта теория полностью выдержала испытание временем дальнейшие опыты принесли ряд блестящих подтверждений ее основных положений, которые широко используются современной наукой. Следующим шагом было исследование природы окислительных ферментов — катализаторов биологических процессов окисления. Благодаря этим исследованиям перекисная теория, сформулированная первоначально для более простых систем, могла быть распространена на биологические процессы дыхания. В ряде работ им был глубоко разобран механизм других важнейших энзиматических процессов, как, например, явлений сопряженного окисления и восстановления. [c.655]

Белки представляют собой полимеры аминокислот. Они играют роль главного структурного элемента в организмах животных. Ферменты, катализаторы биохимических реакций, по своей природе принадлежат к белкам. Все встречающиеся в природе белки образованы приблизительно 20 аминокислотами. Аминокислоты хиральны, т.е. способны существовать в виде несовместимых друг с другом изомерных форм, являющихся зеркальными отражениями друг друга,-энантиомеров. Обычно биологической активностью обладает только одна из двух энантиомерных форм. Структура белков определяется последовательностью аминокислот в полимерной цепи, скручиванием или растяжением цепи, а также общей формой молекулы. Все эти аспекты белковой структуры оказывают важное влияние на их биологическую активность. Нагревание или другие виды обработки могут инактивировать, или денатурировать, белок. [c.464]

Катализатор — вещество, участвующее в реакции и изменяющее ее скорость, но остаюшееся неизменным после того, как химическая реакция заканчивается. Катализатор, замедляюп ий реакцию, называют ингибитором. Биологические катализаторы белковой природы называют ферментами. [c.222]

Ферментами, или энзимами (энзим от епгигпе— в дрожжах , фермент от лат. Геггпеп1игп — закваска), называют сложные биологические катализаторы белковой природы, изменяющие скорость химической реакции. [c.21]

Химические реакции в живых системах протекают с высокой скоростью, благодаря наличию катализаторов белковой природы — ферментов или энзимов. Ферменты были открыты в процессе изучения механизмов брожения, этим и объясняется происхождение их названия (от лат. fermentum — закваска, enzyme — в дрожжах). Представление о том, что в живых системах химические реакции протекают при помощи каких-то факторов, возникло более 200 лет назад. В начале XIX в. господствовало мнение о наличии жизненных сил , управляющих процессами жизнедеятельности. Более четкие и однозначные химические представления сформировались в связи с развитием теории химического катализа, вьвдвинутой шведским химиком Й. Я. Берцелиусом, который первым отметил высокую производительность биологических катализаторов на примере диастазы. [c.59]

Фермент (энзим) - биологический катализатор, как правило, белковой природь[. По названию фермента можно судить о типе реакции, которую он катализирует (оксидаза, редук-таза, ацилаза, деацилаза и т. д.). [c.530]

Ферментами или энзимами называются сложные биологические катализаторы оргаггнческой природы, ускоряющие химические реакции, протекающие в живом организме. [c.268]

Ферменты (энзимы) — биологические катализаторы белковой природы, которые образуются в любой живой клетке и обладают способностью активировать различные химические соединения. Конкретный характер обмена каждой клетки обусловлен наличием ферментов, изменения в клетке должны вести к изменению ее ферментного аппарата. Оба термина являются синонимами, в разных странах предпочтительно употребляют тот или иной термин. Наука о ферв нтах, или энзимология, связана со многими науками. [c.135]

Биологические катализаторы (ферменты) по ряду признаков резко отличаются от неорганических катализаторов, хотя те и другие лишь ускоряют достижение равновесия в химических процессах, которые протекают сами по себе, но с очень малыми скоростями. Как и катализаторы неорганической природы, биокатализаторы не вызывают каких-либо химических реакций, а лишь ускоряют существующие. Первое различие состоит в том, что по сравнению с катализаторами неорганической природы ферменты работают в очень мягких условиях (низкая температура, нормальное давление, невысокие значения pH среды и т. п.) и очень интенсивно. Так, например, гидролитический распад белка до аминокислот в присутствии неорганических катализаторов (крепких кислот или щелочей) осуществляется при температуре 100° С и выше за несколько десятков часов. Этот же процесс при каталитическом участии специфических ферментов протекает за десятки минут при температуре 30—40° С. Для гидролиза крахмала, как указывал еще Й. Берцелиус (1836), при нагревании в растворе кислоты нужно несколько часов, а при участии соответствующего фермента этот процесс идет при комнатной температуре всего несколько минут. Ионы Ре каталитически ускоряют разложение Н2О2 на Н2О и О2. Однако атомы того же Ре, но в составе фермента каталазы действуют в 10 млрд. раз энергичнее, и всего 1 мг Ре в ферменте способен заменить в этой реакции Ют неорганического Ре. Таким образом, [c.95]

Биологические катализаторы — ферменты — также весьма чув-ствител .ны к изменению температуры в силу своей белковой природы. [c.163]

В процессе жи знедеятелыюстн в любом живом организме совершаются сложнейшие п многообразные превращения химических веществ различной природы. Подавляющее большинство, а по некоторым данным даже все химические реакции в живых организ-ках протекают с участием биологических катализаторов — ферментов. Этим и объясняется легкость прохождения этих реакций. [c.166]

Также широко распространены в природе биологические катализаторы— ферменты, которые являются сложными органичехкими веществами белковой природы, образующиеся в животных и растительных организмах. [c.29]

Каталитические реакции чрезвычайно распространены в природе и часто используются в промышленности. Большинство биологических процессов, протекаюших в организме животных и растений, являются каталитическими. Их скорость регулируется особыми веществами — ферментами, играющими роль катализаторов. Промышленные реакции полимеризации, крекинга нефти, синтеза кислот и других продуктов являются преимущественно каталитическими. [c.338]

Ферментативный катализ. Биологические катализаторы имеют белковую природу. Ферменты (от лат. fermentum — закваска) — это либо высокомолекулярные белки (в их состав в различных сочетаниях входит 20 основных аминокислот), либо сочетание белков с комплексными соединениями металлов или с другими веществами небелковой природы. [c.159]

Конечно, это вовсе не означает, что Пастер был непогрещим. И здесь хотелось бы отметить, в частности, ту негативную сторону защищаемой им биологической концепции, которая относится к вопросу об освоении каталитического опыта живой природы, т. е. к теме настоящей книги. Не отрицая в принципе для некоторых про-стейщих случаев биокатализа возможности выделения активного начала фермента и уподобления его неорганическому катализатору, Пастер решительно защищал тезис о том, что катализатором брожения является целостная живая клетка, и, следовательно, брожение, в особенности в анаэробных условиях, есть элемент жизнедеятельности. Такое утверждение если и не исключало вовсе, то во [c.179]

Изучение химического состава ферментов показало, что все они без исключений содержат белок. Белковая природа ферментов объяснила многие детали их синтеза в клетках, причины, по которым они легко фиксируются на мембранах, и вместе с тем поставила важную проблему в теореии катализа — вопрос о механизме действия биологических катализаторов, которые, обладая очень сложной геометрической структурой, не являются вполне жесткими , подобно кристаллическим оксидам или металлам, а могут изменяться уже в процессе каталитической реакции. [c.355]

Вопрос о различии и сходстве гетерогенных неорганических и гетерогенных биологических катализаторов имеет принципиальное значение, так как именно здесь наиболее типично выражена, с одной стороны, обычная валентная ,а с другой — особая энергетическая форма катализа. Энергетическая природа активации проявляется в зависимости абсолютной активности катализаторов, т. е. числа превращающихся молекул субстрата на одну активную группу в 1 с, от теплового эффекта реакции Рреак (рис. 19). Линейная зависимость между логарифмом абсолютной активности и тепловым эффектом реакции отвечает показательной функции между степенью активации и тепловым эффектом реакции, причем эти функции приобретают вид для ферментов [c.117]

Но где взять особо чистые энантиомеры (расщепляющие агенты), необходимые для разделения рацемической людификации на индивидуальные энантиомеры Об этом позаботилась сама природа. Химический синтез в живых организмах осуществляется с помощью катализаторов, называемых ферментами, которые преимущественно используют один из энантиомеров. 1 атализнруемые ферментами биологические синтезы в растениях обеспечивают нас в основном расщепляющими агентами. Вот три из них уже известная нам (- -)-винная кислота, стрихнин (основание, очень токсично, исключительно сложной структуры) и (—)-эфедрин (используемый в медицине) [c.153]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология