Биокатализаторы-ферменты

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]

Особое место занимают биокатализаторы - ферменты, представляющие собой белки. Ферменты оказывают влияние на скорости строго определенных реакций, т. е. обладают очень высокой селективностью. Ферменты ускоряют реакции в миллиарды и триллионы раз при комнатной температуре. При повышенной температуре они теряют свою активность, так как происходит денатурация белков. [c.44]

К данной группе относят специальные устройства, которые состоят из индикаторного электрода и соединенного с ним гидрофильного слоя, содержащего биокатализатор (ферменты, бактерии, грибы, ткани растений и животных и т.п.). Многие биосенсоры содержат еще и полупроницаемую мембрану. Принцип их действия основан на диффузии определяемого вещества в тонкий слой биокатализатора, в котором протекает индикаторная реакция. При этом определяемое вещество (хотя и не всегда) превращается в форму, пригодную для регистрации потенциометрического сигнала. В качестве биокатализаторов обычно используют ферменты. Можно применять также химические реакции, протекающие в клетках, липосомах или в срезе биологической ткани, прикрепленной к индикаторному электроду. [c.213]

Поэтому белки берут под контроль все химические реакции, протекающие в организме, создавая так называемые биологические структуры биокатализаторов — ферментов или энзимов. [c.670]

Все химические реакции между различными химическими соединениями в клетках животного организма протекают при невысокой температуре — в интервале от 1 до 40° С — и идут с чрезвычайно высокой скоростью. Ускорение биохимических процессов обусловливается дополнительным участием в реакциях многообразных органических биокатализаторов — ферментов, или энзимов. [c.12]

Катализ — главный метод осуществления химических прев-ращений в промышленности, ключ к интенсификации всех связанных с химией производств. Это основа современной технологии в химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и фармацевтической промышленности. Большое значение имеет катализ и для процессов в живом организме, где все химические реакции регулируются действием биокатализаторов — ферментов. Поэтому обзоры но общим и специальным вопросам катализа являются важной частью нашего издания. [c.5]

По-видимому, уже из этого суждения следует вывод о необходимости изучения законов химической эволюции и законов биогенеза для решения проблемы освоения каталитического опыта живой природы. Небезынтересно в связи с этим напомнить, что даже наиболее оптимистически настроенные химики, которые с успехом моделируют биокатализаторы, все же считают, что они проявили бы легкомыслие, если бы утверждали, что изолированное изучение биокатализаторов— ферментов достаточно для получения исчерпывающей информации о том, что такое биокатализ [ 9, с. 13 . Да, конечно, фермент можно выделить из биосистемы можно точно определить его структуру, во всяком случае не менее точно, чем, например, структуру витамина А или какого-либо стероида. Фермент можно ввести в реакцию и заставить осуществлять каталитические функции. Но, получая фермент в чистом виде и с облегчением выбрасывая остатки исходных материалов, мы жертвуем новым ради привычного — разрушенная клетка со всем ее ферментным аппаратом более интересный объект, чем одна, грубо удаленная деталь (там же). Если в изучении биокатализа идти последовательно, то аналитическая стадия неизбежна. Однако задержка только на этой стадии означает отказ от познания механизма действия ферментативного аппарата в целом. Важно., не останавливаться на данных анализа, — говорит далее Л, А, Николаев,— и попытаться связать в одно целое сведения, относящиеся к деталям. Тогда окажется, что биокатализ нельзя отделить от проблемы биогенеза, и какими бы трудными ни казались эти вопросы, у исследователя остается утешение, что, не теряя их из виду, он все же сделает меньше ошибок, чем если вовсе забудет об их существовании (там же). [c.183]

Связь пространственного строения соединений с их биологической активностью. В организме реакции протекают с участием биокатализаторов — ферментов. Ферменты построены из хиральных молекул а-аминокислот. Поэтому они могут играть роль хиральных реагентов, чувствительных к хиральности взаимодействующих с ними субстратов. Таким образом, пространственное строение молекул связано со стереоспецнфичностью биохимических процессов. Стереоспецифичность процессов, протекающих в организме, состоит в том, что в реакцию вовлекаются определенные стереоизомеры и результатом реакции являются также стереохимически определенные продукты. [c.86]

Нефти типа Б образуются на конечном этапе биохимической эволюции нефтяной залежи. Следующей, уже качественно новой, должна быть стадия Киров или асфальтов. Примечательно, что все эти нефти залегают на небольших глубинах, в зоне низкой пластовой температуры. Температура же является и главным фактором, определяющим возможность биодеградации нефти в залежи [29, 44]. В отличие от чисто химических реакций скорость биохимических процессов проходит через максимум. Это связано со спецификой действия биокатализаторов — ферментов, имеющих белковую природу. При температуре около 70 °С эффективность их действия резко уменьшается, что приводит к снижению скорости биодеградации, а при более высокой температуре происходит разрушение, т.е. наблюдается своеобразная "стерилизация", или "пастеризация", нефти в залежах. Следствием этого является закономерное изменение коэффициента К. с глубиной (рис. 6). [c.18]

Биохимическая логика жизнедеятельности - переход от гена к признаку. Он осуществляется уникальными биомолекулами (ДНК и РНК) с участием не менее своеобразных биокатализаторов - ферментов. Жизнь сама по себе - сложнейший метаболический процесс, в котором активно действуют главные макромолекулы белки, углеводы, липиды, составляющие их низкомолекулярные компоненты и многочисленные биологически активные вещества, выполняющие как структурную, так и регуляторную роль. [c.118]

Тем не менее почтенный Кольбе оказался неправ, и стереохимия стала важнейшим разделом науки о веществе. Особенно возросло ее значение после того, как выяснилось, что пространственное строение молекул играет решающую роль в работе всех механизмов живой клетки. Именно по этому признаку биокатализаторы — ферменты — сортируют молекулы, вовлекая в реакции только те из них, которые стыкуются с поверхностью фермента. Почти все аминокислоты, входящие в состав белков, могут существовать в виде пар оптических антиподов. Однако реальные белки состоят всегда из так называемых -изомеров. На 1)-изомеры организм реагирует, как на чужеродные молекулы, и не усваивает их. В обычных же химических реакциях оптические изомеры неотличимы, так же как не отличаются их температуры кипения или плавления, плотность и другие осязаемые свойства. Поэтому их разделение всегда было задачей выс- [c.79]

В настоящее время нет необходимости доказывать целесообразность применения природных биокатализаторов - ферментов в химико-фармацевтической промышленности и медицине. Но при всех положительных факторах, применение нативных ферментов лимитируется двумя основными причинами известной нестабильностью при воздействии внещней среды, влиянием защитных сил организма, что, в свою очередь, приводит к снижению каталитического действия, и, в отдельных случаях, невозможностью выведения их из реакции в технологических процессах. [c.206]

Каталитическая активность биокатализаторов (ферментов) превосходит активность неорганических катализаторов. Различие между ними заключается и в степени специфичности и избирательности их действия. [c.519]

Каталитические процессы могут быть гомогенными (катализатор находится в растворе реакционной смеси) и гетерогенными (реакция, протекающая в жидкой или газовой фазе, осуществляется на поверхности катализатора). Роль катализатора заключается в активации реагирующих молекул. Это достигается либо присоединением катализатора к веществу, что вызывает дальнейшие реакции, либо адсорбцией вещества на активных центрах катализатора, что активирует определенные связи, вызывает их диссоциацию и т. и. Особое место занимают биокатализаторы — ферменты, представляющие собой сложные белки. Ферменты ускоряют строго определенные реакции. [c.74]

Важнейшая возможность управления реакцией состоит в том, чтобы ускорить желательную реакцию с помощью специфически действующего катализатора. Еще нерешенной задачей в этом отношении является использование биокатализаторов (ферменты, ферментные системы). Однако химикам уже удалось найти катализаторы очень высокого селективного действия. В качестве примера можно привести направленное каталитическое гидрирование окиси углерода до углеводородов (синтез Фишера — Троп-ша) либо до метанола или высших спиртов. Эти синтезы имеют важное промышленное значение. Необходимо подчеркнуть, что катализатор в одинаковой степени ускоряет прямую и обратную реакции и, следовательно, никак не влияет на положение равновесия. [c.131]

Б. обусловливают структурные, энергетич. и функциональные основы процессов жизнедеятельности, с ними связаны характерные черты живых организмов — рост, проявление наследственности, движение и др. Все биохимич. процессы осуществляются нри участии биокатализаторов — ферментов, к-рые играют также важную роль в регуляции определенно направленных химич. превращений. В регуляции обмена веществ важное значение имеют Б.-гормоны Б.-антитела несут важные защитные функции, обусловливая явления иммунитета. Б. входят в состав мышечных элементов и определяют механохимич. функции. Из Б. образуются опорные ткани входя в состав мембран и оболочек клеток, наряду со структурной ролью они проявляют и функциональные свойства. [c.125]

Н, О, Р, 5), входящих в состав органических соединений, способны образовывать сравнительно небольшое число типов связи, для разрыва их требуется чрезвычайно большое число различных биокатализаторов-ферментов. Для устойчивости биомолекулярных структур решающее значение имеет размер атома и способность к присоединению или передачи электронов. В легких атомах электроны расположены близко к ядру, что обусловливает у 15- и 2р-элементов малую поляризуемость, т. е. известную жесткость электронной конфигурации. Большие потенциалы ионизации и большая энергия, требующаяся для перевода электронов в атомах малого размера в возбужденное состояние, способствуют устойчивости окисленных и восстановленных состояний. [c.176]

Как синтез, так и расщепление органических веществ в клетке проходят с участием специфических биокатализаторов — ферментов. Для ферментов как катализаторов характерна чрезвычайно высокая актив,ность, исключительная специфичность и высокая чувствительности- к изменению внешних условий (температуры, pH, присутствия других ионов и т. п.). Единственная молекула фермента может вызвать превращение нескольких миллионов молекул субстрата. Каждую реакцию в клетке катализирует специальный фермент. Поскольку в клетках проходят тысячи различных реакций, в метаболизме участвует много тысяч различных ферментов. [c.517]

Асимметрический синтез, происходящий под действием биокатализаторов—ферментов диссимметрического строения, представляет большой интерес. Под действием ферментов асимметрическая реакция протекает обычно оптически-избирательно и образуется почти всегда оптически-чистый продукт. Особое значение приобретают попытки воспроизведения стереоспецифичности действия ферментов с помощью органических и неорганических соединений сравнительно простого строения, являющихся своего рода химическими моделями ферментов. Ниже рассмотрены асимметрические синтезы под действием ферментов и их химических моделей—искусственных диссимметрических катализаторов. [c.90]

Определяющая роль в развитии производства ПЭНД, как и раньше, остается за каталпзаторами. В последние годы ведутся поиски каталитических систем, принципиально отличающихся от известных. К таким системам i относятся, в частности, иммобилизованные на полимерных носителях ( гетерогенизированные каталитические системы) [214]. Представляют существенный интерес однокомпонентные катализаторы, работающие при по-вышенных температурах (до 200 °С), а также бифунк- циональные катализаторы [61]. Исследования в области высокоактивных каталитических систем полимеризации олефинов примыкают к общей проблеме катализа — использованию каталитических систем, близк[1х к биокатализаторам— ферментам [195, 196]. [c.190]

Вещества, обусловливающие ускорение (положительный катализ), или торможение (отрицательный катализ) физиологических процессов, носят название биокатализаторов (ферменты, витамины, гормоны и др.). [c.217]

При температуре человеческого тела. Но если бы не биокатализаторы — ферменты, то этого горения вообще не могло бы быть, — продолжал Петя. [c.317]

Гомогенные каталитические реакции широко распространены в природе. Синтез белков и обмен веществ в биологических объектах совершается в присутствии биокатализаторов — ферментов. Примером промышленных гомогенных каталитических процессов могут служить реакции этерификации и омыления слож- [c.115]

Гомогенные каталитические реакции широко распространены в природе. Синтез белков и обмен веществ в биологических объектах совершается в присутствии биокатализаторов — ферментов. Примером промышленных гомогенных каталитических процессов могут служить реакции этерификации и омыления сложных эфиров, окисления метана до формальдегида с помощью оксидов азота, алкилирования парафинов или бензола олефинами в присутствии трифторида бора или фтороводорода, некоторые реакции гидратации, окисления и т. п. [c.135]

Несмотря на достигнутые в области катализа успехи применяемые в настоящее время катализаторы значительно уступают природным биокатализаторам-ферментам (или энзимам). По сравнению с природными биокатализаторами они имеют в отношении активности фактор 10 -10 , а в отношении селективности [c.179]

Уравнения кинетики роста, образования продуктов, потребления субстратов, автолиза биомассы и инактивации продуктов являются специфическими для микробиологических процессов. Математическое описание кинетики этих процессов отличается от традиционной химической кинетики, поскольку все процессы осуществляются с участием биокатализаторов-ферментов. Причем субстрат в процессе превращения в организованную биомассу или продукт метаболизма проходит весьма большое число промежуточных стадий биохимических ферментативных реакций. Поскольку большинство биохимических реакций осуществляется в клетках микроорганизмов, в микробиологической кинетике принято в качестве выходных параметров использовать не абсолютные значения скоростей реакций, а удельные, отнесенные к единице веса микробной массы. [c.14]

Можно утверждать, что грядущая революция в промышленном катализе откроет невиданное эльдорадо для синтеза высокочистых веществ. Ее связывают с перспективой внедрения в химическую технологию чудодейственных биокатализаторов (ферментов) или их синтетических моделей. Преимущества ферментов, обусловленные низким энергетическим порогом, строгой специфичностью и высокой скоростью действия, совершенно очевидны, так как они решают проблему чистоты. Это лучше всего видно из следующего отвлеченного рассуждения. [c.52]

В зеленом листе растения под воздействием солнечной радиации протекает целый комплекс фотохимических процессов, в результате которых из воды, углекислого газа и минеральных солей образуются крахмал, клетчатка, белки, жиры и другие сложные органические вещества. Процесс фотосинтеза о гень сложен. Он осуществляется при непосредственном участии важнейшего природного фотокатализатора — хлорофилла и сопровождается целым циклом химических превращений, не зависящих от солнечной радиации. В этих превращениях участвует большое число разнообразных биокатализаторов— ферментов. Суммарное уравнение фотосинтеза обычно выражают в виде реакции превращения двуокиси углерода и воды в гексозу [c.176]

Создание таких молекул из СО2 и воды (на стадии за-пагания энергии) и их расщепление (на стадии утилизации энергии) обязательно требуют образования и расщепления С—С-связей. Оба эти процесса в алифатическом ряду обычно сопряжены с преодолением значительных потенциальных барьеров, что, разумеется, отрицательно сказывается на скоростях соответствующих реакций. Конечно, можно положиться на всемогущество биокатализаторов — ферментов, но все-таки лучше заранее облегчить им работу. Для этого надо подобрать какую-нибудь реакцию, которая легко протекает в водной среде и обратимо ведет к образованию С—С-связей в полиоксисоединениях. [c.139]

Характер Б определяется наследств информацией, закодированной в генетич аппарате организма Все р-ции в клетке катализируются специфич биокатализаторами-ферментами Благодаря особым механизмам регуляции они обеспечивают строгую направленность Б Важная особенность ферментативного катализа -стереоспецнфичность, к-рая обусловливает образование только определенных стереоизомеров Многие в-ва синтезируются в результате не одной, а неск последовательных р-ций, катализируемых разл ферментами или многоферментными комплексами Такие р-ции составляют путь Б того или иного в-ва Во мн случаях родственные соед синтезируются из одних и тех же исходных в-в-предшественников, напр все стероидные гормоны образуются из холестерина [c.289]

В сложных и разнообразных клеточных процессах обмена веществ участвуют многие биокатализаторы — ферменты, которые являются веществами белковой природы. Деятельность как отдельных клеточных структурных элементов, так и всей клетки в целом происходит лишь при участии ферментов. Следовательно, все биохимические процессы в клетке являются ферментативными. В соответствии с характером катализируемых реакций ферменты разделяются на шесть основных групп оксидоредук-тазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, нзомеразы и лигазы. [c.27]

ОН, Н2О2, О2 и т.д.). Таким образом, сложная форма молекул биополимеров и ассоциатов этих молекул создает защитную функцию материи от окружающей среды. Защищенность от окружающей среды — это главное условие Жизни. Защита перечисленных выше гидрофильных реакционных центров гидрофобными группировками остатков углеводородов благоприятствует низким скоростям химических реакций в живых клетках, что в целом понижает скорости всех жизненноважных процессов, увеличивает время существования живой клетки. Отсюда становится понятным, что Жизнь — это бесконечная сумма согласованных, медленно протекающих химических реакций. Включение в живые структуры организма биокатализаторов (ферментов), без которых биохимические реакции протекают с исчезающе малой [c.719]

С использованием энергии сопряженного окисления нефти образуется в конечном счете и вся сложнейшая гамма соединений, входящих в состав живого вещества. Во всех этих и в других подобных случаях в живом ор-я анизме действуют биокатализаторы — ферменты. Некоторые из ферментов удалось выделить в индивидуальном виде с сохранением вне живого организма их специфического каталитического действия. Ферментативные препараты широко используются в пищевой и легкой промышленности и приобретают применение в медицине. Следовательно, для проявления каталитических свойств многих ферментов участие живого организма не требуется. Это показывает отсутствие принципиальных, непреодолимых границ между биологическим и обычным катализом, хотя пока в биокатализе господствуют органические катализаторы, а в обычном — неорганические, и по химическому строению и каталитическим свойствам ферменты сложнее и совершеннее. Нои эти различия смягчаются благодаря появлению новых классов органических и металлоорганичееких искусственных катализаторов. Это органические полимерные иониты и полупроводники, разноо бразные комплексы переходных металлов с органическими и неорганическими лигандами и т. д. Поэтому каталитические процессы, встречающиеся пока только в живом организме, можно надеяться осуществить в будущем с помощью искусственных катализаторов. Это же справедливо и для многих других реакций, пока не осуществленных ни в обычном, ни в биологическом катализе. [c.10]

Получение нужных химических веществ (например, полимеров) возможно на заводах также с помощью биокатализаторов (ферментов). Являясь веществами белковой природы, биокатализаторы обладают исключительно высокой химической активностью. Под воздействием ферментов в живом организме в сотни тысяч и миллионы раз ускоряется ход химических процессов. В случае получения необходимых ферментов искусственно, синтетпчсским путем, в больших масштабах, возможно будет использовать их, подобно антибиотикам, в промышленных химических процессах. Это вызовет революцию в химической [c.99]

Принцип живых цепей (третий класс) удается реализовать в технической биохимии при синтезе с затравкой некоторых полисахаридов, в первую очередь декстрана, используемого в медицине в качестве плазмозаменителя. Обычно при этом в раствор мономера (глюкозы или ее монофосфорного эфира) вносится небольшая затравка живых цепей из бактериальной или растительной системы, представляющая собой активные комплексы олигомерных цепочек с соответствующим биокатализатором (ферментом). Число живых цепей равно числу этих комплексов в затравке инициирование осуществляется практически мгновенно, и в результате удается получить полимеры с близким [c.254]

В живых организмах активаторами биокатализаторов — ферментов татгже служат ионы-комнлексо-образователи Мп +, Ге +, Со +, Си " , [c.238]

Мы, однако, проявили бы легкомыслие, если бы утверждали, что изолированное изучение биокатализаторов — ферментов — достаточно для получения исчерпывающей информации о том, что такое биоката-лиз. Этим термином обозначают одну из сторон жизни особенность ферментов состоит в том, что, отделенные от других элементов клетки, они обычно все же продолжают действовать и побуждают химика заняться механизмом соответствующих реакций. Получая фермент в чистом виде и с облегчением выбрасывая остатки исходных материалов, мы жертвуем новым ради привычного — разрушенная клетка со всем ее ферментным аппаратом, конечно, более интересный объект, чем одна, грубо удаленная из нее деталь. Разумеется, с методической точки зрения иначе поступить нельзя — аналитические приемы вполне законны, и сложные объекты подлежат на первых этапах их изучения также и прямому разложению. Важно, тем не менее, не останавливаться на данных анализа и попытаться связать в одно целое сведения, относящиеся к деталям. Тогда окажется, что биокатализ нельзя отделить от проблем биогенеза и какими бы трудными ни казались эти вопросы, у исследователя остается утешение, что, не теряя их из виду, он все же сделает меньше ошибок, чем если вовсе забудет об их существовании. [c.13]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология