Параграф 12 ГДЗ Пасечник 10 класс Углубленный уровень (Биология)
Рассмотрим вариант решения задания из учебника Пасечник, Каменский, Рубцов 10 класс, Просвещение:
§ 12. Ферменты — биологические катализаторы
Вспомните:
1. Что такое катализ? Какие катализаторы химических реакций вы знаете?
Катализ — возбуждение химических реакций или изменение их скорости под влиянием веществ — катализаторов, многократно вступающих в химическое взаимодействие с участниками реакции и восстанавливающих после каждого цикла взаимодействия свой химический состав.
В роли катализаторов могут выступать простые и сложные химические соединения, газы, оксиды, различные металлы. Например, для снижения уровня токсичности выхлопных газов автомобиля за коллектором выхлопной системы или перед глушителем устанавливаются устройства, которые представляют собой пористую конструкцию, обработанную напылением из драгоценных металлов. Именно платина, палладий, родий обеспечивают запчасти каталитические свойства. В результате контакта с платиносодержащим напылением, токсичные компоненты преобразуются в безвредные для человека углекислый газ, азот и водяной пар.
2. Что такое экзо- и эндотермические реакции?
Экзотермические реакции — это реакции, происходящие с выделением теплоты.
Эндотермические реакции — это реакции, происходящие с поглощением теплоты.
3. Что такое прямая и обратная химические реакции?
Прямая, или необратимая, химическая реакция — реакция, идущая до конца и не изменяющая своего направления при изменении температуры и давления, а также, если один из продуктов реакции выводится из сферы реакции в виде газа, осадка, малодиссоциированного соединения (воды, слабой кислоты или основания, комплексной соли) или выделяется большое количество тепла (реакция горения).
Обратная, или обратимая, химическая реакция, — реакция, в результате которой полученные вещества вновь реагируют между собой с образованием исходных веществ.
Проверьте себя
1. Какова роль катализаторов в протекании химических реакций?
Катализаторы ускоряют протекание химических реакций.
2. Что лежит в основе работы (механизма действия) любых катализаторов, в том числе ферментов?
Катализаторы снижают необходимое количество энергии активации субстрата, и за счёт этого ускоряется протекание реакции.
3. Какое строение имеет молекула белка-фермента?
В составе белка-фермента выделяют, так называемый, активный центр, который представляет собой комбинацию аминокислотных остатков, обеспечивающую непосредственное связывание с молекулой субстрата и осуществляющую катализ.
4. Какую роль в составе фермента играют коферменты? Какие вещества в организме являются их предшественниками? Приведите примеры.
Коферменты принимают участие в катализе. Коферменты вместе с функциональными группами аминокислотных остатков фермента формируют активный центр фермента, на котором происходит связывание с субстратом и образование активированного фермент — субстратного комплекса.
Предшественниками коферментов в организме являются витамины, например, витамины группы В.
5. Как осуществляется регуляция активности фермента?
Активность ферментов может регулироваться при связывании низкомолекулярных соединений в специальных регуляторных центрах катализатора или же за счёт взаимодействия ферментов с белками-активаторами или белками-ингибиторами.
1. Приведите примеры химических реакций с участием катализаторов, укажите условия их протекания.
1) При изготовлении сыра в молоко добавляют молочнокислые бактерии для ускорения превращения лактозы в молочную кислоту. А чтобы бактерии сразу же начали свою работу молоко подогревают.
2) Производство авиационного бензина и моторного топлива из угля было развито в Германии во время Второй мировой войны, поскольку в этой стране нет нефтяных месторождений. Процесс заключается в непосредственном присоединении водорода к углю. Уголь нагревают под давлением в присутствии водорода и получают жидкий продукт, который затем перерабатывают в авиационный бензин и моторное топливо. В качестве катализатора используют оксид железа, а также катализаторы на основе олова и молибдена.
2. Из курса химии вам известно, что реакции, протекающие при участии катализаторов (никель, платина), требуют высоких температур и давления. Ферментативные процессы протекают в узких пределах изменения температуры и давления. Дайте объяснение этому факту.
Каталитическая активность ферментов очень высока. Большинство из них ускоряет скорости протекания химических реакций в 107–109 раз. Поэтому химические реакции при участии никеля и олова, которые обычно протекают только при высоких температуре и давлении, в присутствии соответствующих ферментов могут идти быстро и при комнатной температуре.
ПОДУМАЙТЕ
1. Почему белки редко используются организмами в качестве источника энергии для процессов жизнедеятельности?
Белки редко используются организмами в качестве источника энергии для процессов жизнедеятельности, потому что мономеры белков аминокислоты необходимы для построения новых белковых молекул и полное расщепление полипептидов до неорганических веществ происходит редко. Следовательно, и выделение энергии при полном расщеплении, выполняется белками довольно редко.
2. Может ли один и тот же белок быть активатором одной, но при этом ингибитором другой реакции?
Да, один и тот же белок может действовать как активатор одной реакции и ингибитор другой реакции. Например, протеинкиназа А одновременно способствует ингибированию синтеза гликогена и активации его распада.
3. Почему в качестве кофермента в активном центре присутствует низкомолекулярное вещество, а не пептидная цепь?
Сложные ферменты имеют в своем составе белковую часть, состоящую из аминокислот — апофермент, и небелковую часть — кофактор (кофактор, в свою очередь, может называться коферментом (НАД+, НАДФ+, ФМН, ФАД, биотин) или простетической группой (гем, олигосахариды, ионы металлов Fe2+, Mg2+, Ca2+, Zn2+)).
Для осуществления катализа необходим полноценный комплекс апобелка и кофактора, по отдельности катализ они осуществить не могут. Кофактор входит в состав активного центра, участвует в связывании субстрата или в его превращении.
Моя лаборатория
Обсуждаем
Взрослые люди часто тяжело переносят повышение температуры тела на несколько градусов от нормы, что само по себе является важнейшей защитной реакцией организма против возбудителей целого ряда заболеваний. Как это может повлиять на работу ферментов и других физиологически важных веществ организма человека, имеющих белковую природу?
Так при увеличении температуры тела скорость биохимических процессов в организме увеличивается. При достижении определенной температуры для каждого фермента, это приводит к полной инактивации фермента, которая является необратимой. При повышении температуры происходит денатурация белка — фермента, разрушение активного центра фермента и ферментативная реакция прекращается.
Проводим исследование
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5 «Каталитическая активность ферментов (на примере амилазы)»
1. Приготовление раствора слюны, содержащего фермент амилазу.
Тщательно прополощите рот водой.
Наберите 2–4 мл слюны в мерный цилиндр.
Добавьте в цилиндр воды до объёма 10 мл.
2. В две пронумерованные пробирки налейте по 10 капель раствора крахмала.
3. В пробирку № 1 внесите 4 капли воды (контроль), а в пробирку № 2–4 капли раствора слюны.
4. Перемешайте и поставьте на водяную баню или в термостат на 15 мин при температуре 37°C.
5. Из пробирки № 2 возьмите 4 капли исследуемого вещества и внесите их в две разные пробирки (по две капли в каждую). В одну из них добавьте каплю раствора йода в иодиде калия. В другую — каплю раствора сульфата меди (II) и 4 капли раствора гидроксида натрия и осторожно нагрейте до кипения. Те же действия проделайте с содержимым контрольной пробирки (№ 1).
6. Оформите полученные результаты в виде таблицы.
7. Сделайте вывод на основе проведённого исследования.
1) При нагревании белков со щелочами или кислотами происходит гидролиз. Появление жёлтого и красно-коричневого осадка в пробирке 2.2 после нагревания свидетельствует о том, что амилаза слюны выступает здесь в качестве фермента, гидролизующего крахмал на мальтозу и глюкозу.
2) Каждый фермент действует только на одно вещество или группу сходных субстратов. В данном случае амилаза действует только на крахмал.
3) Фермент действует в зависимости от условий среды.
*размещая тексты в комментариях ниже, вы автоматически соглашаетесь с пользовательским соглашением
