Номер 5, страница 65 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Примените свои знания. Параграф 11. Скорость химических реакций. Глава II. Химические реакции - номер 5, страница 65.

Условие.

5. Какие катализаторы называются ферментами? Чем они отличаются от катализаторов небелковой природы? Где применяются?

Решение.

Решение 2.

Какие катализаторы называются ферментами?

Ферменты (или энзимы) — это биологические катализаторы, которые по своей химической природе являются преимущественно белками (за исключением некоторых молекул РНК, называемых рибозимами, которые также обладают каталитической активностью). Основная функция ферментов — ускорение биохимических реакций в живых организмах. Они играют центральную роль в метаболизме, обеспечивая протекание жизненно важных процессов, таких как пищеварение, дыхание, синтез и распад веществ, с необходимой для жизни скоростью.

Ответ: Ферменты — это высокоспециализированные белки (или РНК), которые служат катализаторами, то есть ускорителями химических реакций в живых клетках.

Чем они отличаются от катализаторов небелковой природы?

Ферменты существенно отличаются от неорганических (небелковых) катализаторов, таких как металлы или их оксиды, по ряду ключевых характеристик:

• Высокая специфичность. Ферменты обладают строгой избирательностью действия. Большинство из них катализирует только одну конкретную реакцию (абсолютная специфичность) или действует на определенный тип химической связи в группе родственных соединений (групповая специфичность). Неорганические катализаторы, напротив, обычно менее специфичны и могут ускорять целый ряд различных реакций.
• Высочайшая каталитическая активность. Ферменты увеличивают скорость реакций на много порядков — в $10^6$–$10^{12}$ раз и более. Их эффективность в пересчете на единицу массы катализатора значительно превосходит эффективность небелковых аналогов.
• Мягкие условия реакции. Ферменты активны в физиологических условиях: при умеренной температуре (обычно в диапазоне 20–50°C), нормальном атмосферном давлении и в средах с определенным, часто близким к нейтральному, значением pH. Неорганические катализаторы зачастую требуют жестких условий: высоких температур и давлений.
• Регулируемость. Активность ферментов в клетке может тонко и точно регулироваться другими веществами (активаторами и ингибиторами), что позволяет организму управлять скоростью метаболических процессов в зависимости от своих потребностей. Активность неорганических катализаторов регулировать сложнее.
• Чувствительность к денатурации. Так как ферменты — это белки со сложной трехмерной структурой, они чувствительны к изменениям температуры, pH и воздействию некоторых химических веществ. В неблагоприятных условиях они могут необратимо терять свою структуру (денатурировать) и, как следствие, каталитическую активность. Неорганические катализаторы гораздо более стабильны.

Ответ: От небелковых катализаторов ферменты отличаются чрезвычайно высокой специфичностью и эффективностью, способностью работать в мягких условиях, а также возможностью тонкой регуляции их активности и чувствительностью к внешним факторам (температуре, pH).

Где применяются?

Благодаря своим уникальным свойствам ферменты широко используются человеком в различных сферах:

• Пищевая промышленность: в хлебопечении (амилазы, протеазы), пивоварении и виноделии (амилазы, пектиназы), сыроделии (химозин), производстве соков и детского питания.
• Производство бытовой химии: как активные компоненты стиральных порошков и моющих средств (протеазы, липазы, амилазы) для расщепления загрязнений белкового, жирового и углеводного происхождения.
• Медицина и фармацевтика: в качестве лекарств (пищеварительные ферменты в препаратах "Мезим", "Креон"; фибринолитические ферменты для растворения тромбов), а также в диагностических системах (например, глюкозооксидаза и пероксидаза в тест-полосках для определения уровня глюкозы в крови).
• Текстильная и кожевенная промышленность: для обработки тканей (например, "стирка с камнями" джинсов с помощью целлюлаз), удаления крахмального шлихтования с тканей, обработки и смягчения кожи.
• Биотехнология и научные исследования: в генной инженерии и молекулярной биологии ферменты (рестриктазы, ДНК-полимеразы, лигазы) являются ключевыми инструментами для работы с нуклеиновыми кислотами.
• Целлюлозно-бумажная промышленность: для улучшения качества и отбеливания бумажной массы.

Ответ: Ферменты применяются в пищевой промышленности, производстве моющих средств, медицине и диагностике, текстильной отрасли, научных исследованиях (биотехнологии) и других областях.