Гетерогенный катализ ферментативного

В одной из статей было написано следующее Принято разделять каталитические процессы на три группы гомогенный катализ, гетерогенный катализ, ферментативный катализ . Укажите недостатки подобного разделения. [c.166]

Эти эффекты так или иначе связаны с гетерогенными процессами, с взаимодействием жидкой и твердой фазы и играют большую роль не только при кристаллизации и замораживании системы, но и во многих других процессах — в электрохимии, адсорбции, гетерогенном катализе, ферментативных реакциях и т. д. Рассмотрим нуклеацию и рост нанокластеров в поре из раствора с переменной концентрацией атомов, из которых происходит нуклеация [8,9]. [c.171]

Природа каталитического влияния в гомогенных, гетерогенных и ферментативных каталитических реакциях определяется природой химической связи. Однако каждый из этих процессов характеризуется некоторыми специфическими особенностями, обусловленными главным образом строением катализатора — молекулы, иона в гомогенном катализе атома, молекулы, фазы в гетерогенном катализе молекулы белкового происхождения в ферментативном катализе. Существенную роль играют также особенности взаимодействия реагентов и катализатора с окружающей средой. Как и обычные хими- [c.622]

Каталитические реакции разделяются на три основные группы реакции гомогенного, гетерогенного и микрогетерогенного катализа. Н. И. Кобозев считает, что современные каталитические теории вообще бессильны объединить эти три группы общим механизмом, так к ак они неверно трактуют природу активных центров и их строение. Главным препятствием к обобщению каталитических процессов является принимаемая всеми концепция кристаллической природы активных центров при гетерогенном катализе, что и пресекает пути перехода к гомогенным и ферментативным реакциям. [c.145]

С этой целью при рассмотрении гидролитических ферментов вводится понятие активный центр. Однако прежде всего следует определить основные понятия катализа с привлечением теории переходного состояния. Далее будет показано, что факторами, определяющими ферментативную активность, являются сближение и соответствующая ориентация химических групп. Впоследствии это поможет связать неферментативный гетерогенный катализ с ферментативным. [c.189]

Все виды катализа чаще всего принято подразделять на гомогенный, гетерогенный катализ и ферментативный катализ. При гомогенном катализе катализатор и все реагирующие вещества составляют одну фазу. Например, реакция окисления [c.338]

Распространенная классификация реакций катализа исходит из фазового состояния катализатора и реагирующих веществ. Различают три основных типа катализа гомогенный, гетерогенный и ферментативный. [c.179]

Принципиальной разницы между тремя основными типами каталитических процессов ферментативным, гомогенным и гетерогенным катализом, по-видимому, нет. Во всех трех случаях каталитический процесс в зависимости от относительной реакционной способности реагирующих веществ и катализатора может развиваться как по радикальному (ковалентному), так и по ион-радикальному (электронному) механизму. [c.212]

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

ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ И ГЕТЕРОГЕННЫЙ КАТАЛИЗ [c.181]

Адсорбционная теория. Согласно теории гетерогенного катализа (катализ на поверхности), скорость химической реакции увеличивается, если молекулы реагирующих веществ адсорбированы на измельченных частиц 1Х катализатора, в результате чего повышается концентрация этих молекул. Благодаря адсорбции создаются условия для лучшего взаимодействия молекул друг с другом на поверхности катализатора. Возможно также, что при гетерогенном катализе большое значение имеет силовое поле катализатора, под влиянием которого электронная структура адсорбированных молекул нарушается, что способствует более легкому химическому взаимодействию их с молекулами другого соединения. Так как ферменты находятся в клеточном соке в виде мельчайших коллоидных частиц, т. е. образуют с водой гетерогенные системы, то указанные выше представления о механизме гетерогенного катализа могут быть применены и к ферментативным процессам. [c.522]

Представления о свободных радикалах получили исключительно широкое распространение в химии, химической технологии, химической кинетике, биологии, физике. Без участия свободных радикалов немыслимы такие процессы, как полимеризация, цепные реакции горения и медленного окисления, свободнорадикальное галогенирование, фотохимические и радиационнохимические реакции. Важную роль играют свободные радикалы в ферментативных процессах и гетерогенном катализе. [c.5]

Ферментативный катализ, особо важный в биохимических процессах с участием органических соединений и подробно рассматриваемый в курсе биохимии, интересен сочетанием особенностей гомогенного и гетерогенного катализов [c.166]

Промежуточное соединение в катализе это не обычное устойчивое химическое соединение, которое может быть выделено в чистом виде или может существовать в виде отдельной фазы. Промежуточные соединения в катализе это а) очень нестойкие соединения в гомогенном катализе, соединения с малым временем жизни, не существующие вне раствора и образующиеся только в процессе катализа б) поверхностные соединения в гетерогенном катализе, соединения не существующие в виде отдельной фазы, свойства которых резко отличаются от свойств аналогичных соединений, образующих объемную фазу в) неустойчивые соединения различных групп высокомолекулярного коллоидального катализатора с реагирующим веществом — в ферментативном катализе. [c.161]

Вместе с тем наблюдается тенденция перехода от гомогенного к гетерогенному катализу, как, например, переход от камерного к контактному способу получения серной кислоты. Это объясняется производительностью и технологичностью гетерогенного катализа, его высокой селективностью и, как следствие этого, большей чистотой продуктов гетерогенного катализа по сравнению с гомогенными. Наконец, в последние годы обнаружилась, тенденция к замене ферментативного катализа гетерогенным. Это связано с большей доступностью сырья для гетерогенных каталитических процессов по сравнению с ферментативными. [c.185]

Специфичность фермента зависит от особенности атомной структуры и конфигурации субстрата и фермента. Если при гетерогенном катализе решающую роль играет принцип геометрического и энергетического соответствия, то в ферментативном катализе важно не только совпадение расстояний и энергии, но и совпадение формы. [c.261]

В основе ферментативного катализа, вероятно, лежит принцип пространственного и энергетического соответствия, причем большая по сравнению с гетерогенным катализом специфичность ферментов предполагает и более узкие пределы энергетического соответствия. Старое образное выражение фермент подходит к субстрату, как ключ к замку неожиданно приобретает новый, буквальный смысл. Этому условию не противоречит наличие у некоторых ферментов только одного активного центра. [c.261]

Ферментативный катализ имеет много общих черт с гомогенным и микрогетерогенным катализом. С гетерогенным ферментативный катализ сближает необходимость адсорбции субстрата на определенных местах катализатора. Но, в отличие от гетерогенного катализа, субстрат образует химические связи не с атомами поверхности катализатора, а с определенными группами ЫНг, СООН, 8Н и т. п., входящими в молекулу катализатора. Это сближает ферментативный катализ с гомогенным катали- [c.262]

Но реакции гидратации и дегидратации представляют не только исторический интерес. Они открывают широкие возможности дальнейшего глубокого изучения катализа. Во-первых, эти реакции, как было показано в предыдущей главе, протекают параллельно реакциям дегидрогенизации, что Баландин, Рогинский, Рубинштейн и другие химики использовали для выяснения вопроса о характере контакта органических реагентов с катализаторами. Во-вторых, реакции гидратации и дегидратации, протекая одинаково легко в присутствии кислот в растворах и солей и окислов в жидкой и паровой фазах, указывают на какую-то общность между процессами гомогенного и гетерогенного катализа. Реакции гидратации и дегидратации интересны еще тем, что они, подобно реакциям гидро- и дегидрогенизации, тесно связаны со многими другими реакциями, в процессе которых создаются или разрываются углерод-углеродные связи. Это обстоятельство должно способствовать решению вопроса о механизме реакций полимеризации,, алкилирования и крекинга. Наконец, реакции гидратации и дегидратации играют, вероятно, решающую роль в биологических процессах синтеза и распада белков, жиров, углеводов и высокомолекулярных веществ ферментативного. назначения. [c.262]

В соответствии с природой катализаторов процессы относят к гомогенному, гетерогенному и ферментативному катализу. [c.13]

Несмотря на то что эта схема не является единственно возможной, она имеет место при различных видах катализа гомогенном, гетерогенном и ферментативном. [c.23]

Ассоциацию между катализатором и компонентами смеси в кинетике наблюдают при различных видах катализа в гомогенном и гетерогенном катализе, в ферментативном катализе и в катализе кислотно-основном. Обнаруживается явная аналогия между кинетическими уравнениями, определяющими различные виды этих превращений. Сходство связано с тем, что функция распределения, связывающая активную концентрацию с аналитической, во всех этих случаях имеет одну и ту же форму. [c.145]

Следует подчеркнуть, что представления о механизме гетерогенного катализа могут быть легко перенесены и на ферментативные процессы, поскольку ферменты находятся в растворах в форме мельчайших коллоидных частиц, т. е. образуют с водой гетерогенные системы. [c.118]

Явление конкурентного ингибирования, которое наблюдается в гетерогенном катализе, можно также рассмотреть на примере ферментативного катализа. Предполагается, что ингибитор 3 сильно сорбируется на тех же самых активных местах Е, что и субстрат 3, и, таким образом, замедляет реакцию за счет понижения активных мест. Если добавить к написанной выше схеме [см. уравнение (XVII.10.1)] стадию ингибирования [c.562]

Общность между техническим гетерогенным катализом и ферментативными процессами указывает па возможность существования энтропийных механизмов гетерогенного катализа, в которых скорость или, что более существенно, направление реакции изменяются за счет повышения вероятности образования промежуточных состояний некоторых реакционных направлений. Иллюстрацией к этому могут служить реакции стереоспецифического катализа и избирательные синтезы па цеолитпых катализаторах. [c.12]

Можно провести много аналогий между гетерогенным ката лизом при полимеризации олефинов и тем способом, которьш осуществляется катализ природных химических реакций, в ча стности ферментативный катализ. Действительно, гетерогенны катализ во многих отношениях напоминает ферментативный. Мо лекула субстрата сталкивается с активным центром на поверхно сти твердого катализатора, образуя адсорбционный комплекс Адсорбированный субстрат реагирует в одну или несколько ста дий под влиянием каталитических групп активного центра. на конец продукт десорбируется (пли удаляется) из активного цент ра. Таким образом, и для ферментативного, и для гетерогенного катализа говорят об активном центре и образовании комплекса субстрата с активным центром. Осмысление этих понятий помогает сопоставить неферментативный и ферментативный катализ. Тем не менее существует и принципиальное различие, поскольку большипстпо ферментов несут только один активный центр па молекулу, тогда как в гетерогенных катализаторах на одну ча- [c.198]

Независимо от применения теории графов в ферментативной кинетике развитие в этом направлении осуществлялось и в кинетике гетерогенного катализа. В 50-е гг. японский физикохимик Дзюро Хориути сформулировал теорию стационарных реакций [11, 12], многие нонятия которой соответствуют понятиям теории графов. Независимые промежуточные вещества, маршрут реакции, независимый маршрут реакции — все эти понятия введены Хориути. [c.76]

Мы попытались отразить опыт 15-летнего (с середины 50-х 110 конец 60-х гг.) проникновения методов теории графов в две достаточно близкие области — ферментативную кинетику и кинетику гетерогенного катализа. С точки зрения чпсто утилитарной представляется, что нужно отдать предпочтение алгоритмам, опробованным в ферментативной кинетике [9, 10]. Для линейных механизмов эти алгоритмы, непосредственно связанные с алгоритмами теории графов, куда более эффективны при получении стационарных кинетических уравнений, чем алгоритмы, основанные на теории стационарных реакций. Эта эффективность еще более увеличивается при использовании методов машинной аналитики, позволяющих производить на ЭВМ сложные аналитические вычисления. Что же касается нелинейных механизмов, то оба описанных выше подхода являются неэффективными, поскольку ни от одного из них нельзя ждать ни получения стационарного кинетического уравнения в явном виде (здесь это в общем случае невозможно), ни специального компактного представления, удобного для анализа. На иследовании нелинейных механизмов мы остановимся ниже. [c.82]

При гомогенном катализе катализатор и реагирующие в-ва находятся в одной фазе в молекулярно-дисперсном состоянии. При гетерогенном катализе катализатор образует самостоят. фазу, отделенную границей раздела от фазы, в к-рой находятся реагирующие в-ва. Выделяют таюке гетерогеиио-гомогенный К., при к-ром р-ция начинается иа пов-сти твердого катализатора, а затем продолжается в объеме. Межфазным катализом принято называть К. на границе двух несмешивающихся жидкостей при этом роль катализатора состоит в переносе реагентов между фазами. Промежут. положение между гомогенным и гетерогенным К. занимает микрогетерогенный К. коллоидными частицами в жидкой фазе. Ускорение р-ций в присут. мицелл ПАВ наз. мицеллярным катализом. Исключительную роль в процессах в живых организмах играет ферментативный катализ, обусловленный действием ферментов. [c.335]

Весьма важным разделом Ф.х., тесно связанным с хим. кинетикой, является учение о катализе, т. е. об изменении скорости и направления хим. р-ции при воздействии в-в (катализаторов), участвующих в р-ции, но остающихся химически неизменными после каждого цикла превращений и поэтому не входящих в состав конечных продуктов. При гомогенном катализе катализатор и реагирующие в-ва находятся в одной фазе в мол.-дисперсном состоянии, товда как при гетерогенном катализе катализатор образует самостоят. фазу, отделенную границей раздела от фазы, вк-мй находятся реагирующие в-ва. Наличие границы раздела фаз в гетерогенном кягализе означает его зависимость сгг физ. состояния пов-сти катализатора и его изменений в ходе р-ции. В качестве самостоят. типа рассматривают микрогетерогенный катализ, напр, ферментативный катализ и мембранный катализ, играющие особенно важную роль в биол. процессах. Быстро развивается металлокомплексный катализ, характеризующийся весьма высокой селективностью и мягкими условиями осуществления р-ций. [c.94]

Уравнение (1.23) по форме совпадает с уравнением Михаэ-лиса — Ментен для ферментативного катализа [14, 15], при выводе которого обычно предполагается первоначальное образование сорбционного фермент-субстратного комплекса, а также с уравнением изотермы Лэнгмюра для гетерогенного катализа [16]. Как следует из уравнения (1.23), начальная ско- [c.19]

Рассмотренные выше принципы относятся к катализу, протекающему в водной фазе, так называемому гомогенному катализу. Однако в клетках или тканях организма осуществляется значительное число реакций на границе раздела фаз по механизмам гетерогенного катализа. Естественно, что в данных условиях катализ и кинетика ферментативных реакций должны отличаться от традиционной ферментативной кинетики. В условиях гетерогенного катализа субстрат, как правило, неподвижен по отношению к ферменту, который находит его в начале каталитической реакции. Это связано с локализацией субстрата в мембранах или агрегацией его в тех или иных локусах клетки. Таким образом, в первой фазе каталитической реакции субстратом является не отдельная молекула, а неводная фаза того или иного агрегата. В литературе имеется даже соответствующий термин суперсубстрат , обозначающий матрицу, на которой иммобилизован конкретный субстрат для [c.79]

Некоторые из особенностей реакций, катализируемых ферментами, аналогичны тем, которые найдены для гетерогенных реакций,, например вид кинетического уравнения и действие ингибиторов [8]. Бейлис предложил [9] механизм ферментативного катализа, основанный на адсорбции субстрата на поверхности фермента, за которой следует реакция адсорбированного соединения. В настоящее время имеется много аналогичных доказательств [1, 3, 8] того, что между субстратом и ферментом протекает специфическая химическая реакция (а не простая физическая адсорбция), точно так же как между субстратом и поверхностью катализатора в гетерогенном катализе. Когда станет больше известно о структуре активных мест в молекуле фермента, тогда возникнет реальная необходимость рассмотреть геометрию поверхности молекулы фермента пока же часто оказывается достаточным рассматривать соединение субстрата S и молекулы фермента Е как единое целое. Большинство механизмов ферментативных реакций представляет собой видоизменение простой картины реакции промежуточных соединений или комплексов, описанных в гл. I. Эти видоизменения были предложены многими исследователями, однако вклады Михаэлиса и Ментена ПО] Бриггса и Холдейна [И] оказались особенно существенными. [c.111]

В зависимости от характера образующихся промежуточных соединений катализ по механизму действия можно разделить на три вида, отличающихся своими специфическими особеннс стямн, а именно 1) гомогенный катализ, 2) гетерогенный катализ, 3) ферментативный катализ. Кроме того, некоторыми специфическими особенностями обладают микрогетерогенный катализ (катализ коллоидными частицами) и фотокатализ. Различие между перечисленными выще видами катализа связано с отличием в химических свойствах промежуточных соединений, что в свою очередь приводит к появлению специфических закономерностей для каждого вида катализа. Промежуточные соединения в катализе могут образовывать [c.164]

В настоящее время не существует единой теории катализа, позволяющей объяснять те или иные специфическ ие особенности различных видов катализа. Создание единой теории катализа требует установления единой теории образования промежуточных соединений. Законы же образования промежуточных соединений в гомогенном, гетерогенном и ферментативном катализе различны. Поэтому в настоящее время предложены различные теории для различных видов катализа. Основные теории рассматриваются ниже в главах, посвященных различным видам катализа. [c.165]

С генерацией ионов в раствор. Отрицательно заряженная поверхность металла путем двух последовательных туннельных переходов заряжает и молекулу углеводорода, которая может находиться па расстоянии нескольких ангстремов от поверхности. Рекомбинация ионов с отрицательно заряженными молекулами приводит к гидрированию. Можно представить себе и цепное продолжение процессов с использованием однозаряженных или моногидрировапных молекул. Механизмы гетерогенного катализа, начинающиеся с электронных переходов, и образование ион-радикалов доказаны для ферментативного катализа и успешно используются в трактовке ферментативных реакций. В этих реакциях, происходящих в организме на сложных каталитических системах, широко представлено электрохимическое регулирование и корреляция донорных и акцепторных связей, осуществляющихся в разных частях этих систем путем далеких электрохимических переходов электронов. [c.510]

В катализе встречаются матрицы разных типов и размеров. Особенно велико их многообразие в гетерогенном катализе и в катализе макромолекулами полимеров. Но матрица в катализе — это не чисто геометрическое понятие. Для того чтобы определенная матричная структура могла осуществлять свои функции, ее структурные элементы должны обладать должным образом распределенной реакционной способностью. А это уже проявление тонких электронных свойств, без чего геометрия бесполезна. Данный факт не учитывается в традиционной концепции геометрического соответствия Баландина [50] и в фишеровской модели ключа и замка для ферментативного катализа. Такие концепции нуждаются в модернизации и в существенных коррективах. Так, в основу теории мультиплетов положено представление о точном совпадении определенных межатомных расстояний и элементов симметрии определенных граней кристаллов, образующих гранулы катализатора, с расстояниями между атомами в реагирующих молекулах и с их геометрической структурой. Постулируется дуплетная, тршлетная, квадру- и секстетная адсорбция реагентов с образованием химических связей с двумя, тремя, четырьмя и шестью атомами (ионами) решетки. Природа этих связей остается неопределенной. Секстетная модель, в частности, применяется для адсорбции циклогексана и бензола на Р1, №, Рс1, Со и других переходных металлах, катализирующих дегидрирование и гидрирование, как это показано на рис. 1.17. В этой концепции имеется несколько слабых мест. [c.37]

Большинство подобных явлений наблюдалось в ферментативных каталитических реакциях, многие из которых рассматриваются как процессы гетерогенного катализа. В качестве примера такой реакции можно привести окисление малоновой кислоты броматом калия в разбавленной серной кислоте в присутствии ионов церия как катализатора. Эту реакцию исследовал Жаботинский [237]. [c.85]

Будар [101 ] перенес из ферментативного в гетерогенный катализ характеристику скорости реакции числом оборотов ( оборачиваемость ) реакции N ( turnover number ), которое выражается количеством молекул, превращающихся за единицу времени на одном месте поверхности (или количеством молей, превращающимся на одном моле мест, 1 моль — 6 10 - мест). Для сопоставления скорость реакции относится к начальному моменту времени (т. е. экстраполирована к исходному составу реакционной смеси). Величина N фактически представляет собой величину, обратную доле мест поверхности, достаточной для превращения за единицу времени количества вещества, эквивалентного моио- [c.32]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология