6. Орієнтовна картка для самопідготовки до заняття

(самостійна позааудиторна робота студентів).

Зміст і послідовність дій	Вказівки до навчальних дій
1. Суть і види каталізу.	1.1. Види каталізу: гомогенний, гетерогенний, ферментативний (мікрогетерогенний). 1.2. Суть каталітичної дії. Зниження енергії активації у ката­літичному процесі. 1.3. Теорія проміжних сполук у каталізі. 1.4. Особливості гетерогенного каталізу. 1.5. Автокаталіз.
2. Ферменти як біологічні каталізатори.	2.1. Поняття про будову ферментів. 2.2. Особливості дії ферментів як каталізаторів. 2.3. Вплив температури та рН на активність ферментів. 2.4. Поняття про механізм дії ферментів. 2.5. Роль ферментів у життєдіяль­ності організму та їх застосування у діагностиці і лікуванні.

7. Питання для самостійного опрацювання

(самостійна позааудиторна робота студентів).

1) Пояснити, чому при введенні каталізатора у систему змінюється швидкість реакції.

а) утворюються продукти реакції;

б) підвищується температура системи;

в) знижується енергія активації реакції;

г) змінюються концентрації реагуючих речовин.

2) Вибрати з наведених рівнянь реакцій рівняння гетерогенного каталізу.

_CuO(т)

а) CO_(г) + 2Н_2(р) СН₃ОН_(г)

_NO(г)

б)SO_2(г) + 1/2 O₂ SO_3(г)

_Na(т)

в) 2С₂Н₅ОН_(р) С₄Н₉ОН_(р) + Н₂О_(р)

^Н₂^О(р)

г) 3І_2(т) + 2Al_(т) 2AlI_3(т)

І_2(г)

д) СН₃СОН CH_4(г) + СО_(г)

3) Вказати, у чому суть вибірковості (специфічності) дії ферментів.

а) у здатності прискорювати тільки певну конкретну реакцію;

б) у здатності прискорювати реакції даного типу (окиснення, гідроліз, приєднання);

в) у здатності прискорювати будь-яку реакцію даного субстрату;

г) у здатності прискорювати всі реакції, що відбуваються при певному значенні рН.

4) Пояснити відмінність наслідків значного підвищення температури для активності неорганічних каталізаторів і ферментів.

а) активність неорганічних каталізаторів переважно збільшується, а ферментів – зменшується;

б) активність неорганічних каталізаторів переважно збільшується, а ферментів – припиняється;

в) активність і неорганічних каталізаторів і ферментів збільшується;

г) активність неорганічних каталізаторів не змінюється, а ферментів - спочатку збільшується, а потім припиняється.

5) Вказати, як залежить активність фермента від зміни середовища.

а) зміна середовища не впливає на активність фермента;

б) зменшення рН збільшує активність фермента;

в) зміна середовища призводить до інактивації фермента;

г) зміна середовища може збільшити або зменшити активність

фермента в залежності від будови і природи фермента.

Правильні відповіді

1) Правильна відповідь в).

Суть дії каталізатора, з сучасної точки зору, полягає в тому, що він проводить реакцію новим шляхом (найчастіше внаслідок утворення проміжної сполуки між каталізатором і однією з реагуючих ре­човин), для якого енергія активації значно нижча. Експериментально доведено, що для розкладу пероксиду водню на водень і кисень без каталізатора потрібно 75,3 кДж/моль енергії. При застосуванні колоїдної платини як каталізатора енергія активації знижується до 49,9 кДж/моль, а при дії фер­мента каталази - до 23 кДж/моль.

2) Правильні відповіді а), в), г).

При гетерогенному каталізі реагуючі речовини і каталізатор знаходяться у різних фазах, між ними є поверхня розділу фаз, на якій і відбувається реакція.

Реакції гомогенного каталізу б) і д) відбуваються у газовій фазі і взаємодія проходить у всьому об’ємі.

3) Правильна відповідь а).

Характерною особливістю каталізаторів є їх вибірковість або специфічність - здатність прискорювати тільки конкретну реакцію. Особливо яскраво проявляється вибірковість у ферментів. Так, фермент, що каталізує гідроліз сахарози, не каталізує гідроліз крохмалю, незважаючи на те, що і сахароза, і крохмаль – вуглеводи, і до складу їх молекул входить фрагмент Д-глюкози. Різні каталізатори або ферменти контролюють утворення різних продуктів з одних і тих же вихідних речовин. Так з етилового спирту можна одержати до 40 різних речовин. В організмі людини діють понад 100 різних ферментів. Вони ут­ворюють складні ферментні системи, що забезпечують низку послі­довних та узгоджених між собою перетворень. Відсутність високої специфічності ферментів призвела б до повного розладу систем організму.

4) Правильна відповідь б).

Дослідження показують, що неорганічні каталізатори збільшують активність при підвищенні температури. Більшість з них відмінно працює за умови високої температури (100-100°С). Ферменти здатні працювати у неширокому температурному діапазоні,

переважно 10 - 60°С, причому оптимальна температура для них - приблизно 40°С. При подальшому підвищенні температури активність ферментів падає, а при температурі вищій за 70°С ферменти втрача­ють активність, переважно внаслідок денатурації білкової структури.

5) Правильна відповідь в).

Ферменти проявляють свою активність у досить вузькому діапазоні значень рН. Так, уреаза активна при рН = 6,7, пепсин - при рН = 1,5 - 2,0; аргіназа - в інтервалі рН 9,5 - 9,9. Значна зміна величини рН, а тим більше, зміна середовища призведе до інактивації ферменту. Вплив реакції середовища на активність фермента пояснюється залежністю існування певної структури ферменту, що забезпечує його каталітичну активність, від вели­чини рН, оскільки переважна більшість ферментів має білкову природу.