Номер 1, страница 111 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Вопросы и задания. Параграф 16. Гидролиз органических и неорганических соединений. Глава 4. Химические реакции - номер 1, страница 111.

Условие.

1. Что называется гидролизом? Почему гидролиз – важнейшая реакция, протекающая в организмах живых существ?

Решение.

Решение 2.

Что называется гидролизом?

Гидролиз (от древнегреческих слов ὕδωρ — вода и λύσις — разложение) — это совокупность химических реакций взаимодействия вещества с водой, при которых происходит разложение исходного вещества с образованием новых соединений. В широком смысле, это реакция разложения, в которой вода выступает в качестве одного из реагентов.

В неорганической химии под гидролизом чаще всего понимают реакции ионного обмена солей с водой. В ходе такой реакции ионы, входящие в состав соли, связываются с ионами воды ($H^+$ или $OH^-$), образуя слабый электролит (слабую кислоту или слабое основание), что приводит к изменению кислотности (pH) раствора. Например, гидролиз ацетата натрия ($CH_3COONa$), соли, образованной сильным основанием ($NaOH$) и слабой кислотой ($CH_3COOH$): $CH_3COO^- + H_2O \rightleftharpoons CH_3COOH + OH^-$ В результате реакции в растворе накапливаются гидроксид-ионы ($OH^-$), и среда становится щелочной ($pH > 7$).

В органической химии гидролиз — это реакция расщепления органических соединений под действием воды, часто в присутствии катализаторов (кислот, щелочей или ферментов). Гидролизу подвергаются многие классы соединений: сложные эфиры, жиры, белки, полисахариды, амиды и др. Например, гидролиз сложного эфира (этилацетата) в присутствии кислоты приводит к образованию уксусной кислоты и этанола: $CH_3COOC_2H_5 + H_2O \stackrel{H^+}{\rightleftharpoons} CH_3COOH + C_2H_5OH$

Ответ: Гидролиз — это реакция разложения вещества при его взаимодействии с водой, в результате которой образуются новые соединения.

Почему гидролиз — важнейшая реакция, протекающая в организмах живых существ?

Гидролиз является одной из фундаментальных и жизненно необходимых реакций в биохимии и физиологии, поскольку он лежит в основе ключевых процессов метаболизма (обмена веществ). Его исключительная важность обусловлена следующими функциями:

1. Пищеварение и ассимиляция питательных веществ. Основные компоненты пищи — белки, жиры и сложные углеводы — представляют собой крупные молекулы (полимеры). Чтобы организм мог их усвоить, они должны быть расщеплены до более мелких составных частей (мономеров). Этот процесс расщепления происходит путем ферментативного гидролиза в желудочно-кишечном тракте:

• Гидролиз углеводов: Полисахариды (крахмал, гликоген) и дисахариды (сахароза) под действием ферментов (амилазы, сахаразы) гидролизуются до моносахаридов (в основном глюкозы), которые всасываются в кровь. $C_{12}H_{22}O_{11} \text{ (сахароза)} + H_2O \xrightarrow{\text{фермент}} C_6H_{12}O_6 \text{ (глюкоза)} + C_6H_{12}O_6 \text{ (фруктоза)}$

• Гидролиз белков: Белки в желудке и кишечнике гидролизуются ферментами-протеазами (пепсин, трипсин) до аминокислот. Из этих аминокислот организм затем строит собственные белки.

• Гидролиз жиров: Жиры (триглицериды) под действием ферментов-липаз расщепляются на глицерин и жирные кислоты, которые используются как источник энергии или строительный материал для клеточных мембран.

2. Энергетический обмен. Гидролиз аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) является универсальным механизмом высвобождения энергии в клетках. АТФ — это "энергетическая валюта" клетки. Реакция отщепления одного фосфатного остатка от молекулы АТФ сопровождается выделением большого количества энергии, которая используется для всех клеточных процессов: мышечного сокращения, передачи нервных импульсов, синтеза веществ, поддержания температуры тела и т.д. $АТФ + H_2O \xrightarrow{\text{АТФаза}} АДФ + H_3PO_4 + \text{Энергия (40–60 кДж/моль)}$

Таким образом, реакции гидролиза обеспечивают организм как "строительными блоками", получаемыми из пищи, так и энергией, необходимой для всех аспектов жизнедеятельности.

Ответ: Гидролиз является важнейшей реакцией в живых организмах, так как он лежит в основе процессов пищеварения (расщепление сложных питательных веществ на простые мономеры для их последующего усвоения) и энергетического обмена (высвобождение энергии при гидролизе АТФ), обеспечивая клетки строительным материалом и энергией для всех жизненных функций.