Параграф 11 ГДЗ Пасечник 10 класс (Биология)
Вспомните:
- Что такое катализ? Какие катализаторы химических реакций вы знаете?
- Что такое экзо- и эндотермические реакции?
- Что такое прямая и обратная химические реакции?
Подумайте
Почему белки редко используются организмами в качестве источника энергии для процессов жизнедеятельности?
Моя лаборатория. Тренируемся
- Какова роль катализаторов в протекании химических реакций?
- Что лежит в основе работы (механизма действия) любых катализаторов, в том числе ферментов?
- Какое строение имеет молекула белка-фермента?
- Какую роль в составе фермента играют коферменты? Какие вещества в организме являются их предшественниками? Приведите примеры.
- Как осуществляется регуляция активности фермента?
Совершенствуемся
- Приведите примеры химических реакций с участием катализаторов, укажите условия их протекания.
- 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.
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?
Проводим исследование
Лабораторная работа № 5 «Каталитическая активность ферментов (на примере амилазы)»
- Приготовление раствора слюны, содержащего фермент амилазу.
- Тщательно прополощите рот водой.
- Наберите $$2\text{–}4\ \text{мл}$$ слюны в мерный цилиндр.
- Добавьте в цилиндр воды до объёма $$10\ \text{мл}$$.
- В две пронумерованные пробирки налейте по $$10$$ капель раствора крахмала.
- В пробирку № 1 внесите четыре капли воды (контроль), а в пробирку № 2 — $$4$$ капли раствора слюны.
- Перемешайте и поставьте на водяную баню или в термостат на $$15$$ мин при температуре $$37^\circ\text{С}$$.
- 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).
- Оформите полученные результаты в виде таблицы.
- Сделайте вывод на основе проведённого исследования.
Катализ — это ускорение химической реакции под действием катализатора, который сам в ходе реакции не расходуется. Катализаторами могут быть, например, металлы, оксиды, кислоты, щёлочи, а в живых организмах — ферменты.
Экзотермические реакции идут с выделением теплоты, а эндотермические — с поглощением теплоты.
Прямая реакция идёт в одном направлении до образования продуктов, а обратимая реакция может идти в обоих направлениях: продукты снова превращаются в исходные вещества.
Почему белки редко используются организмами как источник энергии?
Потому что белки в первую очередь нужны для построения клеток и тканей, а их мономеры — аминокислоты — используются для синтеза новых белков. Поэтому организм обычно не расходует белки на получение энергии, если есть другие источники.
Тренируемся
- Катализаторы ускоряют химические реакции.
- В основе действия катализаторов лежит снижение энергии активации реакции.
- Молекула белка-фермента имеет активный центр — участок, который связывает субстрат и обеспечивает катализ.
- Коферменты участвуют в катализе и вместе с белковой частью фермента образуют активный центр. Их предшественниками в организме являются витамины, например витамины группы B.
- Активность фермента регулируется при связывании низкомолекулярных веществ в регуляторных центрах, а также с помощью белков-активаторов и белков-ингибиторов.
Совершенствуемся
Примеры реакций с участием катализаторов и условия их протекания:
- при изготовлении сыра в молоко добавляют молочнокислые бактерии, а 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.
- Ферменты обладают очень высокой каталитической активностью, поэтому они ускоряют реакции настолько сильно, что те могут идти быстро при комнатной температуре и нормальном давлении. Из-за этого ферментативные процессы протекают в узких пределах температуры и давления.
Обсуждаем
При повышении температуры тела скорость биохимических реакций сначала возрастает, но при слишком высокой температуре белки-ферменты денатурируют. При этом разрушается их активный центр, и ферменты теряют свою активность. Поэтому работа ферментов и других белковых веществ нарушается, а жизненно важные процессы в организме замедляются или прекращаются.
Лабораторная работа № 5
| 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 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 каплями раствора гидроксида натрия | Раствор стал мутным. | Появляется чёрный цвет, гидроксид меди (II) теряет воду и превращается в оксид меди. |
Вывод: амилаза слюны при температуре 37 °C расщепляет крахмал. Это подтверждается изменением окраски проб с йодом и с реактивом Фелинга. Ферменты обладают избирательностью: каждый из них действует только на определённый субстрат. Активность ферментов зависит от условий среды.
