Параграф 11 ГДЗ Пасечник 10 класс (Биология)

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.
ПОДУМАЙТЕ
Почему 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.
Моя лаборатория
Тренируемся
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.
Совершенствуемся
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.
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 t для каждого фермента, это приводит к полной инактивации фермента, которая является необратимой. При повышении t, 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 четыре 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°С.
5. Из пробирки № 2 возьмите четыре капли исследуемого вещества и внесите их в две разные пробирки (по две капли в каждую). В одну из них добавьте каплю раствора йода в йодиде калия. В другую — каплю раствора сульфата меди (II) и четыре 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.
Пробирка Результат Результат после закипания
№2.1 с каплей раствора йода в йодиде калия Окрашивание в красный цвет. Расщепление крахмала. Цвет исчезает
№2.2 с каплей раствора сульфата меди (II) и 4-мя каплями раствора гидроксида натрия Окрашивание в синий цвет. Глюкоза растворяет гидроксид меди (II). Сначала образуется жёлтый осадок, затем красно-коричневый.
№1.1 с каплей раствора йода в йодиде калия Окрашивание в синий цвет, образуется комплексное соединение. Цвет исчезает
№1.2 с каплей раствора сульфата меди (II) и 4-мя каплями раствора гидроксида натрия Раствор стал мутным. Появляется черный цвет, гидроксид меди (II) теряет воду и превращается в оксид меди.
7. Сделайте вывод на основе проведённого исследования.
Вывод:
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.

Вспомните

1. Что такое катализ? Какие катализаторы химических реакций вы знаете?

Катализ — это изменение скорости химической реакции под действием вещества-катализатора, которое само в ходе реакции не расходуется. В роли катализаторов могут выступать металлы, их оксиды, кислоты, основания, а также ферменты.

2. Что такое экзо- и эндотермические реакции?

Экзотермические реакции — это реакции, протекающие с выделением теплоты.
Эндотермические реакции — это реакции, протекающие с поглощением теплоты.

3. Что такое прямая и обратная химические реакции?

Прямая, или необратимая, реакция идёт до конца и не изменяет своего направления при изменении условий.
Обратимая реакция — это реакция, при которой продукты могут снова превращаться в исходные вещества.

Подумайте

Белки редко используются организмом как источник энергии, потому что аминокислоты нужны прежде всего для построения собственных белков организма. Кроме того, полное расщепление белков до конечных продуктов происходит не так часто, как у жиров и углеводов.

Тренируемся

1. Какова роль катализаторов в протекании химических реакций?

Катализаторы ускоряют химические реакции.

2. Что лежит в основе работы (механизма действия) любых катализаторов, в том числе ферментов?

Катализаторы снижают энергию активации реакции, поэтому она протекает быстрее.

3. Какое строение имеет молекула белка-фермента?

В молекуле фермента есть активный центр — участок, который связывает субстрат и обеспечивает катализ.

4. Какую роль в составе фермента играют коферменты? Какие вещества в организме являются их предшественниками? Приведите примеры.

Коферменты участвуют в катализе и вместе с белковой частью фермента образуют активный центр. Их предшественниками в организме являются витамины, например витамины группы B.

5. Как осуществляется регуляция активности фермента?

Активность ферментов регулируется при связывании низкомолекулярных веществ в регуляторных центрах, а также с помощью белков-активаторов и белков-ингибиторов.

Совершенствуемся

1. Приведите примеры химических реакций с участием катализаторов, укажите условия их протекания.

• При изготовлении сыра в молоко добавляют молочнокислые бактерии; для ускорения процесса молоко подогревают.
• При получении жидкого топлива из угля процесс проводят при нагревании, под давлением, в присутствии водорода и катализаторов на основе оксида железа, 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.

Ферменты обладают очень высокой каталитической активностью, поэтому ускоряют реакции в миллионы раз. Благодаря этому биохимические реакции могут идти быстро при сравнительно низкой температуре и нормальном давлении.

Обсуждаем

При повышении температуры тела скорость биохимических процессов сначала возрастает, но при дальнейшем повышении ферменты и другие белки начинают денатурировать. В результате разрушается их структура и активный центр, поэтому ферментативные реакции замедляются или прекращаются.

Проводим исследование

Лабораторная работа № 5. Каталитическая активность ферментов (на примере амилазы)

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 действует как фермент, гидролизующий крахмал до мальтозы и глюкозы.
2) Каждый фермент действует только на одно вещество или группу сходных субстратов. В данном случае амилаза действует только на крахмал.
3) Активность фермента зависит от условий среды.