Энергетические изменения при химических реакциях

Практически все биохимические реакции катализируются ферментами.

Механизм действия ферментов может быть рассмотрен с двух позиций.

1. с точки зрения изменения энергетики химических реакций

2. с точки зрения событий в активном центре

Для понимания энергетики химической реакции необходимо учитывать изменения энергии в процессе данной химической реакции и роль ферментов в этом процессе.

Рассмотрим реакцию разложения угольной кислоты

Н₂СО₃ Н₂О + СО₂

Угольная кислота слабая, ее разложение пойдет, если ее молекулы имеют энергию, превышающую энергию активации. Энергия активации – это дополнительное количество кинетической энергии, необходимое молекулам вещества, чтобы они вступили в реакцию.

При достижении этого энергетического барьера в молекуле происходят изменения, вызывающие перераспределение химических связей и образование новых соединений. Молекулы, обладающие энергией активации, находятся в переходном состоянии. Разницу энергий между исходным реагентом Н₂СО₃ и конечными Н₂О и СО₂ называют изменением свободной энергии реакции. Н₂О и СО₂ более стабильные вещества, чем Н₂СО₃ т.к. обладают меньшей энергией и при обычных условиях практически не реагируют. Энергия, выделяющиеся в результате этой реакции рассеивается в виде тепла в окружающую среду.

Повысить скорость этой реакции можно нагреванием, однако для живых организмов это губительно и поэтому в клетке используют ферменты. Ферменты снижают энергию активации, в результате возрастает количество реакционных молекул и увеличивается скорость реакции. При участии ферментов образуется фермент-субстратный комплекс, который распадается на свободный фермент и продукт реакции. Ферменты не изменяют свободную энергию субстратов и продуктов и поэтому не меняют равновесие реакции.

Сходство ферментов с небиологическими катализаторами

1. ферменты катализируют энергетически возможные реакции

2. энергия химической системы остается постоянной

3. в ходе катализа направление реакции не изменяется

4. в процессе реакции ферменты не расходуются

Отличие ферментов от небиологических катализаторов

1. скорость ферментативных реакций выше, чем реакций, катализируемых небелковыми катализаторами

2. ферменты обладают высокой специфичностью

3. ферментативная реакция проходит при температуре 37^оС, постоянном давлении и физиологическом значении рН

4. скорость ферментативной реакции может регулироваться

Дата добавления: 2014-01-06