14. Энергетический профиль экзо- и эндотермической реакций.

Величина энергии активации Еа зависит от природы реагирующих элементов и служит характеристикой каждой реакции.

Энергетическая диаграмма хода реакции с образованием активированного комплекса.

 

Чтобы реагирующие вещества А и В образовали продукты реакции С и Д они должны преодолеть энергетический барьер МL. На это затрачивается энергия активации Еа. При этом в ходе реакции из частиц реализующих веществ, образуется промежуточная неустойчивая группировка - активированный комплекс (рис.2.6).

Этот комплекс распадается с образованием конечных продуктов, причем выделяется такое количество энергии, которое позволяет конечным продуктам спуститься до уровня средней энергии конечных продуктов.

Т.о. изменение продуктов можно выразить в виде схем для эндотермической и экзотермической реакции (рис.2.7, 2.8).

 

 

 

15. Катализ. Понятия о гомогенном и гетерогенном катализе. Катализаторы положительные и отрицательные.

Катализ – это процесс изменения скорости химической реакции при помощи катализаторов – веществ, принимающих участие в химической реакции, но в состав конечных продуктов не входящих и в результате реакции не расходующихся.

Одни катализаторы ускоряют реакцию (положительный катализ), другие – замедляют (отрицательный катализ).

Отрицательный катализ называют ингибированием, а катализаторы, понижающие скорость химической реакции – ингибиторами.

Различают гомогенный и гетерогенный катализ.

При гомогенном (однородном) катализе реагирующие вещества и катализатор находятся в одинаковом агрегатном состоянии и между ними отсутствует поверхность раздела.

Пример гомогенного катализа – реакция окисления SO₂ и SO₃ в присутствии катализатора NO (реагирующие вещества и катализатор являются газами).

В случае гетерогенного (неоднородного) катализа реагирующие вещества и катализатор находятся в различных агрегатных состояниях и между ними существует поверхность (граница) раздела.

Обычно катализатор – твердое вещество, а реагирующие вещества – жидкости или газы.

Пример гетерогенного катализа – окисление NN₃ до NO в присутствии Pt (катализатор – твердое вещество).

16. Энергетический профиль каталитической реакции.

Энергетический профиль реакции — это кривая, которая показывает зависимость координаты реакции (насколько прошла реакция) от времени (при постоянном количестве катализатора) или от количества катализатора.

17. Понятие о ферментативном катализе. Особенности каталитической активности ферментов.

Практически все биохимические реакции как у простейших одноклеточных, так и у растений и животных носят каталитический характер. В качестве катализаторов биохимических реакций выступают ферменты. каталитический фермент активатор ингибитор

Ферменты (энзимы) — это белковые молекулы, которые катализируют химические реакции в живых системах.

Каталитической активностью обладает не вся молекула фермента, а лишь определенный ее участок, называемый активным центром. Субстрат, попадая в активный центр, активируется и претерпевает строго определенные химические превращения. Наряду с активным центром в структуре фермента имеется аллостерический центр, назначение которого узнавать субстрат и способствовать его размещению в активном центре.

Ферменты по химическому строению могут быть разделены на простые и сложные. У простых ферментов активный центр сформирован только белковой молекулой, а у сложных активный центр содержит небелковую составляющую, обеспечивающую каталитическую активность фермента. В сложных ферментах металло-протеинах (цитохромы, карбоангидраза, нитрогеназа, гемоглобин и др.) небелковая составляющая называется кофактором. Кофактор содержит катионы d-металлов, прочно (ковалентно) связанные с белком. В тех сложных ферментах, в которых небелковый фрагмент удерживается белком в основном за счет межмолекулярных взаимодействий и поэтому обычно слабо связан, он называется коферментом. Коферментами являются сложные органические соединения: НАД, ФАД, KoQ и кофермент А.

В ряде случаев молекулы ферментов, катализирующие одну и ту же реакцию, но в разных тканях, имеют отличия в составе белкового компонента, тогда их называют изоферментами (изоэнзимами). Например, лактатдегидрогеназа, окисляющая молочную кислоту, состоит из 5 изоферментов. Изменение соотношения изоферментов в отдельных тканях и органах является одним из способов регуляции действия ферментов в организме.