Какое явление называется катализом? Отличие гомогенного от гетерогенного. Особенности ферментативного катализа.
Катализ (от греч. κατάλυσις, восходит к καταλύειν — разрушение) — явление изменения скорости химической или биохимической реакции в присутствии веществ, количество и состояние которых в ходе реакции не изменяются (катализаторов).
Для большинства химических процессов немаловажную роль играет скорость их протекания. Одним из широко применяемых методов управления скоростью химической реакции является использование катализаторов. Катализаторами называют вещества, которые изменяют скорость химической реакции, но в результате реакции не расходуются. «Отрицательные катализаторы» — вещества, которые понижают скорость химической реакции, но в процессе реакции не расходуются, — называют ингибиторами. Сам процесс влияния катализатора на скорость химической реакции называют катализом. В зависимости от того, в одинаковых или различных агрегатных состояниях находятся катализатор и реагирующие вещества, различают гомогенный и гетерогенный катализ. При гомогенном катализе катализатор находится в том же агрегатном состоянии, что и реагенты. Если катализатор находится в другом агрегатном состоянии, чем реагенты, то это гетерогенный катализ. Примером гетерогенного катализа является гидрогенизация непредельных жиров на никелевом катализаторе в процессе получения маргарина.
Причины изменения скорости химической реакции в присутствии катализатора обычно связывают с предположением, что в этом случае реакция проходит по принципиально иному механизму, чем в отсутствие катализатора. Для многих реакций экспериментально было подтверждено образование в процессе реакции промежуточных продуктов с участием катализатора.
ФЕРМЕНТАТИВНЫЙКАТАЛИЗ (биокатализ), ускорение биохим. р-ций при участии белковых макромолекул, называемых ферментами (энзимами). Ферментативный катализ- разновидность катализа.
Важнейшие особенности ферментативного катализа - эффективность, специфичность и чувствительность к регуляторным воздействиям. Ферменты увеличивают скорость хим. превращения субстрата по сравнению с неферментативной р-цией в 109-1012 раз. Столь высокая эффективность обусловлена особенностями строенияактивного центра. Принято считать, что активный центр комплементарен (см. Комплементарность)переходному состоянию субстрата при превращении его в продукт. Благодаря этому стабилизируется переходное состояние и понижается активац. барьер р-ции.
Большинство ферментов обладает высокой субстратной специфичностью, т. е. способностью катализировать превращение только одного или неск. близких по структуре в-в. Специфичность определяется топографией связывающего субстрат участка активного центра.
Активность ферментов регулируется в процессе их биосинтеза (в т.ч. благодаря образованию изоферментов, к-рые катализируют идентичные р-ции, но отличаются строением и каталитич. св-вами), а также условиями среды (рН, т-ра,ионная сила р-ра) и многочисленными ингибиторами и активаторами, присутствующими в организме. Ингибиторамии активаторами могут служить сами субстраты (в определенных концентрациях), продукты р-ции, а также конечные продукты в цепи последоват. превращений в-ва (см. Регуляторы ферментов).Ферментативные р-ции чувствительны к внеш. условиям, в частности к ионной силе р-ра и рН среды. Осн. направления совр. исследований ферментативного катализа- выяснение механизма, обусловливающего высокие скорости процессов, высокую селективность (специфичность действия ферментов), изучение механизмов контроля и регуляции активности ферментов. На активных центрах ферментов протекают быстрые (нелимитирующие) стадии, в результате чего понижается энергетич. барьер для наиб. трудной, лимитирующей стадии.Установлен механизм регулирования ферментативной активности путем действия ингибитора (или активатора) на специфичный центр белковой молекулы с опосредованной передачей воздействия на активный центр ферментачерез белок. Обнаружены эффекты кооперативного взаимод. неск. молекул субстрата на белковой матрице. Найден способ "жесткого" выведения фермента из процесса посредством индуцированной субстратом необратимой инактивации.