Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

3.10: Хімічні реакції в живих істотах

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    5517

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Конвеєрна лінія

    Ми залишаємося живими, тому що мільйони різних хімічних реакцій відбуваються всередині нашого тіла весь час. Кожна з наших осередків схожа на зайняту автоматичну складальну лінію, зображену тут. Сировина, напівфабрикати та відходи постійно використовуються, виробляються, транспортуються та виводяться з організму. «Працівники» на клітинній конвеєрі - це в основному ферменти. Це білки, які змушують відбуватися біохімічні реакції.

    Лінія збірки автомобілів
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Конвеєр

    Що таке біохімічні реакції?

    Хімічні реакції, що протікають всередині живих істот, називаються біохімічними реакціями. Сума всіх біохімічних реакцій в організмі іменується метаболізмом. Метаболізм включає як екзотермічні (виділяють тепло) хімічні реакції, так і ендотермічні (теплопоглинаючі) хімічні реакції.

    Катаболічні реакції

    Ексергонічні реакції в організмах називаються катаболічними реакціями. Ці реакції розщеплюють молекули на менші одиниці і вивільняють енергію. Прикладом катаболічної реакції є розпад глюкози при клітинному диханні, яка виділяє енергію, необхідну клітинам для здійснення життєвих процесів.

    Анаболічні реакції

    Ендергонічні реакції в організмах називаються анаболічними реакціями. Ці реакції поглинають енергію і будують більші молекули з менших. Прикладом анаболічної реакції є приєднання амінокислот з утворенням білка. Який тип реакцій - катаболічні або анаболічні - як ви думаєте, відбуваються, коли ваше тіло перетравлює їжу?

    Ферменти

    Більшість біохімічних реакцій в організмах потребують допомоги для того, щоб відбутися. Чому це так? З одного боку, температури, як правило, занадто низькі всередині живих істот, щоб біохімічні реакції відбувалися досить швидко, щоб підтримувати життя. Концентрації реагентів також можуть бути занадто низькими, щоб вони зібралися і реагували. Звідки отримують біохімічні реакції, необхідну для продовження допомоги? На допомогу приходять ферменти.

    Фермент - це білок, який прискорює біохімічну реакцію. Є біологічним каталізатором. Фермент, як правило, працює, зменшуючи кількість енергії активації, необхідної для початку реакції. \(\PageIndex{2}\)На малюнку показана енергія активації, необхідна для того, щоб глюкоза поєднувалася з киснем для отримання вуглекислого газу та води. Загальна реакція вивільняє енергію, але для початку процесу потрібна початкова енергія активації. Енергія активації без ферменту набагато вища, ніж енергія активації при використанні ферменту.

    Графік активації з ферментом
    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Дія ферменту. Цей графік показує, що відбувається, коли глюкоза поєднується з киснем. Фермент прискорює реакцію за рахунок зниження енергії активації. Порівняйте енергію активації, необхідну з ферментом і без нього.

    Як добре ферменти працюють

    Ферменти беруть участь в більшості біохімічних реакцій, і вони справляються зі своєю роботою надзвичайно добре. Типова біохімічна реакція, яка займе кілька днів або навіть кілька століть, щоб відбутися без ферменту, ймовірно, відбудеться всього за частку секунди з належним ферментом! Без ферментів для прискорення біохімічних реакцій більшість організмів не змогли б вижити. Ферменти субстратоспецифічні. Субстрат ферменту - це специфічна речовина, на яку він впливає (рис.\(\PageIndex{3}\)). Кожен фермент працює тільки з певним субстратом, що пояснює, чому існує так багато різних ферментів. Крім того, щоб фермент працював, йому потрібні конкретні умови, такі як тільки правильна температура і рН. Деякі ферменти найкраще працюють в кислих умовах, наприклад, тоді як інші найкраще працюють в нейтральних середовищах.

    Ферментно-дефіцитні розлади

    Існують сотні відомих спадкових порушень обміну речовин у людини. У більшості з них один фермент або взагалі не виробляється організмом, або виробляється у формі, яка не працює. Відсутній або дефектний фермент схожий на заочного працівника на конвеєрі клітини. Відсутність нормального ферменту означає, що накопичення токсичних хімічних речовин або необхідний продукт не виробляється. Як правило, нормальний фермент відсутній, оскільки людина з розладом успадкувала дві копії генної мутації, яка, можливо, відбулася спочатку у багатьох поколіннях у минулому.

    Будь-яке успадковане порушення обміну речовин, як правило, досить рідко в загальній популяції. Однак існує так багато різних порушень обміну речовин, що в цілому від 1 до 1,000 до 2500 новонароджених можна очікувати, щоб мати один. У деяких етнічних популяціях, таких як євреї ашкеназі (євреї центрально-східноєвропейського походження), швидкість деяких успадкованих метаболічних порушень набагато вище.

    фермент каталізує реакцію
    Малюнок\(\PageIndex{3}\): На малюнку показано, як ферменти перетворюють субстрати в продукти. субстрат (А) зв'язується в місці активації ферменту (D) і робить субстрат-ферментний комплекс (B). Потім фермент перетворює субстрат в продукт (С) шляхом розриву або створення зв'язків між атомами субстрату.
    Характеристика: Надійні джерела

    Найбільш поширеним з усіх відомих ферментодефіцитних порушень є глюкозо-6-фосфат-дегідрогеназа, або G6PD, дефіцит. У США розлад зустрічається найчастіше у афро-американських чоловіків. Фермент G6PD необхідний для запобігання аномального розпаду еритроцитів. Без ферменту еритроцити розщеплюються передчасно і призводить до анемії.

    Виберіть одну з наступних тем про дефіцит G6PD:

    • генетична основа
    • ознаки і симптоми
    • діагностика та лікування
    • всесвітня дистрибуція

    Для теми, яку ви вибрали, перейдіть в Інтернет, щоб дізнатися більше про неї. Знайдіть щонайменше три джерела додаткової інформації, які ви вважаєте достовірними. Порівняйте інформацію, надану різними джерелами, і виявляйте будь-які розбіжності між ними. Зробіть додаткові онлайн-дослідження в міру необхідності, щоб спробувати знайти надійний консенсусний погляд на невідповідну проблему.

    Рецензія

    1. Що таке біохімічні реакції?
    2. Визначити обмін речовин.
    3. Порівняйте і контрастуйте катаболічні та анаболічні реакції.
    4. Поясніть роль ферментів в біохімічних реакціях.
    5. Що таке ферментативно-дефіцитні розлади?
    6. Правда чи брехня. Метаболізм - це один специфічний вид катаболізму.
    7. Правда чи брехня. Біохімічні реакції включають катаболічні та анаболічні реакції.
    8. Поясніть, чому відносно низька температура живих істот, а також низька концентрація реагентів призвели б до того, що біохімічні реакції протікають дуже повільно в організмі без ферментів.
    9. Дайте відповідь на наступні питання про те, що відбувається після того, як ви з'їсте бутерброд.
      1. Шматочки бутерброда потрапляють у ваш шлунок, де знаходяться травні ферменти, які розщеплюють їжу. Який тип метаболічної реакції це? Поясніть свою відповідь.
      2. У процесі травлення частина бутерброда розщеплюється до глюкози, яка потім додатково розщеплюється, щоб вивільнити енергію, яку можуть використовувати ваші клітини. Це ексергонічна або ендергонічна реакція? Поясніть свою відповідь.
      3. Білки в сирі, м'ясі та хлібі в бутерброді розщеплюються на їх складові амінокислоти. Тоді ваше тіло використовує ці амінокислоти для створення нових білків. Який вид метаболічної реакції представлений побудовою цих нових білків? Поясніть свою відповідь.
    10. Поясніть, чому ваш організм не просто використовує один або два ферменти для всіх його біохімічних реакцій.
    11. Як називається конкретна речовина, на яку фермент впливає в біохімічній реакції?
    12. Фермент - біологічний
      1. катаболізм
      2. форма енергії активації
      3. каталізатор
      4. реагент

    Атрибуції

    1. Фінальна Асамблея Брайана Снельсона, ліцензованого CC BY 2.0 через Вікісховище
    2. Дія ферменту Гана Завадська для ліцензії CK-12 CC BY-NC 3.0
    3. Ферменти від SweetChickad, ліцензовані CC BY-NC-SA 2.0 через Flickr
    4. Текст адаптований з біології людини CK-12 ліцензований CC BY-NC 3.0