Қ.А Ясауи атындағы қазақ түрік халықаралық университеті СӨЖ Тақырыбы: Химиялық реакциялардың кинетикалық жіктелуі.Ферментті катализ.Катализдің организмнің. - презентация

1 Қ.А Ясауи атындағы қазақ түрік халықаралық университеті СӨЖ Тақырыбы: Химиялық реакциялардың кинетикалық жіктелуі.Ферментті катализ.Катализдің организмнің тіршілігіндегі рөлі. Орында ғ ан: Орында ғ ан: Акишбаева Қ.О Тобы: 113 ЖМ Тексерген: Тексерген: Берді Д Т ү ркістан 2015

2 Жоспар Кіріспе Негізгі бөлім 1. Химиялық реакциялардың кинетикалық жіктелуі. 2. Катализ. 3. Ферментті катализ 4. Ферменттердің әсер эту механизмдері. Қорытынды Пайдаланылган әдебиеттер.

3 1)Химиялық реакциялардың кинетикалық жіктелуі. Химиялық кинетика-химиялық реакция наң жил дамдығын және oғaнәртурлi факторлардың әcepiн, реакция наң журу механизмiн зерттейдi. Химиялық реакция наң жил дамдығы дегенiмiз белгiлi бiр уақытта әрекеттэссетiн затрат мелшерiнiң згеруiн айтады. Мыс: белгiлi бiр уақыт аралығында болғанда, әрекеттесушi затратдың концентрация сады өзгередi, яғни кемидi: Схххонда химиялық реакция наң орташа жьшдамдығы уақыт аралығында тең болады. Теңдеудiң сол жағындағы (-) белгi, химияльық реакция барысында әрекеттесушi затратдың концентрация сының кемитiндiгiн,cоғaн орай реакция жил дамдығының баяулайтындығын керсетедi.

4 Химиялық реакциялардың кинетикалық жіктелуі. Әрекеттесушi затратдьң концентрация сын, әдeттe ерiтiндiнiң белгiлi бiр келемiнде epiген заттың моль санымен керсетедi (моль/л), ал уақытты сек. не мин. керсетедi. Химиялық реакция жил дамдығынмреакцияға қатысушы затратдыц бiрiнiң концентрация сының азаюы аркылыда керсэтуге болады Реакцияның орташа жышдамдығын әрекеттесушi заттың концентрация сының шексiз езгеруiнiн ең шексiз кiшкене yaқыт аралығына қатынасы өлшемiмен керсетедi: Химиялық реакция жил дамдығын реакцияға қатысқан затратдың табиғатына, (ерiткiштiң табиғатына) реагенттердiң концентрация сына, температураға және катализатордың қатысу қатыспауына тiкелей тәуелдi болады. Реакцияға қатысатын затратдың агрегаттық куйiне байланысты химиялық реакция гомогендiк және гетерогендiк болып екі топқа бөлiнедi. Әрекеттэссетiн және түзiлетiн затрат бiрдей агрегаттьқ күйде болатын химиялық реакция на гомогендiк деп, ал қатысатын не түзiлетiн затратдың агрегаттық куйi әр түрлi болатын реакция на гетерогендiк деп атайды.

5 Химиялық реакциялардың кинетикалық жіктелуі. Гомогендiк реакция, гетерогендiк реакцияға қарағанда жил дамырақ журедi. Гетерогендiк реакция нац жил дамдығы әрекеттесушi затратдыңжанасу беткейiнiң көлемiне, дисперсиялық дәрежесiне тiкелей байланысты. Егер әрекеттесушi затрат газ куйiнде бокса, химиялық реакция наң жил дамдығы қысымға тiкелей байланысты болады, себебi қысымның езгеруiне байланысты әрекеттесушi затратдыц концентрация сады езгередi. Әрекеттесушi затратдың концентрациясы химиялық реакция жил дамдығына қалай әcep етедi? Химиялық реакция журу ушiн әрекеттесушi затратдың молекулаларыбiрiмен-бiрi соқтығысулары қажет. Бiрақ әрбiр соқтығысқан сайын бөлшектер әрекеттece бермейдi.

6 Химиялық реакциялардың кинетикалық жіктелуі. Белгiлi бiр келемде белшектердiң, молекулаларының саны неғұрлым көп бокса, соғұрлым әpeкeттecy нәтижелi болады. Коновалов және 1864 жилы норвег ғалымдары К. Гулъберг пен П. Baaгeннің; ашқанан әрекеттесушi массалар заңы бойынша «Тұрақты температурадағы химиялык реакция наң жил дам­ дығы,стехиометриялық коэффиценттерi дәреже керсеткiш турiнде әрекеттесушi затратдың концентрацияларының кебейтiндiсiне тура пропорционалдық тәуелдiлiкте болады». Мыс: мина схема бойынша журетiн яғни А-В типтi мономолекулалық реакциялардың жълдамдығы төмендегiдей кинетикалық тендеумен керсетiледi:V=K [А]=К.[А] немэссе V=к Сл=КСл[А] не СА - А затының сол кезендегi концентрациясы; К - жил дамдықконстантасы, егерь А затының концентрациясы [А] = lмолъ·л бокса, V = К болады. К-А затының табиғатына, температураға, катализатордың қатысуына тәуелдi болады да, концентрация сына тәуелсiз болады. Жылдамдық константасы неғұрлым көп бокса, реакция жътлдамдығы соғұрлым тезiрек болады.

7 2)Кат ализ Химиялық езгерiстердiң маңызды реттегiшi катализатора болып табылады. Катализаторлар реакция компоненттерiмен аралық химиялық әрекеттесуге бiрнеше рет катысып, құрамын сол күйiнде сақтап қалуы нәтижесінде химиялық реакция жил дамдығын езгартетін затрат. Катализатор кызметi берiлген реакция наң активтендiру энергиясынтемендетiп, оның жаңа тиiмдi жолмен жүруiн қамтамасыз етедi. Егер А + В АВ реакциясы Еа активтендiру энергиясын иемденсе (сурет 1), хххонда катализатор (к) аралық өнім А + К AК түзуi арқылы Еа мама сын темендетедi. Онда АК комплекс В компонент пен әрекеттэсседi. Бұл реакция Еа салыстырғанда активтендiру энергиясы төмен жағдайда журедi. Сонымен, әрекеттесудiң қосындысы нәтижесiнде АВ өнімі түзiлдi, ал катализатор реакциядан езгерiссiз қаллоды.

8 1-сурет. Катализатордың әcep eтyiнің энергетикалық диаграммасы. Суреттен көрiнiп тұрғандай,Еа мама сын аз өзгерткеннiңөзi процесс жил дамдығын арттырады.Ол катализатордың үлкеншектi мәні бар eкенін көрсетедi.

9 Катализ eкiгe бөлiнедi 1) оң (реакция жил дамдығы аркады) 2)теріс(реакция аз жил дамдықпен өтедi). Соңғы катализдiң тypін ингибирлеу деп атайды. Ингибиторлер практика да консерванта,антиоксиданттар және т.б. ретiнде қолданылады. Ингбирлеу оң катализ сияқты биопроцессердiң жил дамдықтарын реттеу ушiн қажет. Егер реакция нәтижесiнде түзiлген өнім жил дамдыққа әcep есть, оны автокатализ деп атайды. Автокатализ мысалына КМn04 тотығyын келтiредi, оның жил дамдығының артур реакциялық отрада жүрген катионының әсерінен жүзеге осады.

10 Катализ бөлінеді: 1)Гомогенді 2)Гетерогенді Гомогендi катализде катализатор мен реакцияға қатысатын затрат бiртектi жүйе түзедi (әдeттe сұйық немэссе газды). Мысалы, СО- ның СО2 дейiн тотыry су буының әcepiнен жүредi. Гетерогендi катализде катализатор реакцияға түceтiн затратдан бөлек фаза кұрайды да, каталитикалық процесс жүйенiң бөлiну шекарасында өтедi. Гетерогендi катализатора ретiнде металдар және олардың оксидтерi және т.б. пайдаланылады. Гетерогендi катализдiц теориясы ете күрделi. Катализде микрогетерогендi катализ ерекше орын аллоды, хххонда катализатор коллоидты немэссе жоғары молекулалық күйде болады. Мысалы ретiнде биокатализатор-ферментердiң әcepiнeн жүретiн барлық биопроцессердi келтiруге болады.

11 3)Ферментті катализ Ферменттер ағзада журетiн химиялық реакциялардың катализатораы болып табылады. қазiргi кезде жуық биохимиялық реакция белгiлi, олардың әрқайсысы ферментердiң қатысуында жузеге асырылады. Ферменттердiң ерекше қасиетi – жоғарғы тиiмдiлiriнде. Мысалы, сутектiң aсқын тотығyының ыдырауы катализаторсыз активтендiру энергиясы 75 к Дж/моль, гетерогендi катализде платинаның әcepiненактивтендiру энергиясы 48 к Дж/мольге дейiн төмендейдi,ал фермент-каталазаның қатысуында активтендiру энергиясының шаманы небарi 23 к Дж/мольге ие болады. Мұндай активтендiру энергиясының езгерiсi реакция жил дамдығын және эссе арттыруға әкелiп соқтыpaды. Aқсыл затратдың НСl әcepiнeн гидролизе ұшыpayы ушiн активтендiру энергиясы 80 к Дж/моль болу кажет, ал ақазан сөлiнде кездэссетiн фермент­ трипсиннiң қатысуында оның шаманы 50 к Дж/моль болады, сөйтiп асқазанның ақсыл затты, тағамды сіңіруі іске асырылады.

12 Ферментті катализ Бiр моль фермент моль затты бiр секунд iшiнде тасымалдап ферментi жоқ реакция наң жил дамдығын 1010_101 эссе арттырады. Ферменттiң мыдадай әcep кepceтyi, бiрiншiден-ферменттiң концентрация сына тәуелдi, яғни ферменттiң концентрациясы apтқaн сайын оның субстраты өзiне сорбциясы өсiп реакция жыдамдығын мың эссе арттырады. Екiншiден-ферментер кеңiстiктiк бағдарлану құбылысын танытады, ол реакция жил дамдығын шамамен мың эссе арттырады. Осы құбылыс негiзiнде фермент пен субстрат кеңiстiкте оңтайлы туйiседi. Үшiншiден-ферментер полифункциялық эффекте ие,ол олардың шешiмдi мацызын көрсетедi. Бұл эффектiң негiзiнде субстратың молекула сына бiр уақытта бiрнеше шабуылдайтын ферментер тобының әсерінде жатыр.

13 Ферменттердiң активатор лары ретiнде металл ихххондары немэссе органикалық молекулалар болып табылады, оларға нуклеотид тер немэссе витаминдер (дәpyмeндep) жатады. Оларды коферментер деп атайды.Ферменттi катализдiң неriзгi сипоты, фермент қатысуында журетiн реакция жил дамдығының белгiлi шамaға жетiп тұрақты (Vmах) болып қалуында. Ферменттi реакция жыдамдығының субстратының концентрация сына Cs тәуелдiлiгi суретте керсетiлген.

14 Ферментті катализ Ферменттi реакция жил дамдығының субстрат концентрация сына тәуелдiлiгi 1913 жилы Михаэлис пен Ментен осы тәуелдiлiктiң теория сын ұсынaды. Ферменттi процестiң схема сын былой ұсынуға болады: Ондағы Е және S фермент және субстрат, ЕS-аралық фермент ­субстраты комплекс, Р-реакция өнімі, ал К1-з реакцияларға сәйкес жил дамдық тұрақтылығы.Реакция өнімі Р тузiлуiнiң бастапқы жил дамдығы аралық комплекстiң Концентрациясына турапропорционал. Концентрациясына турапропорционал

15 Ферментті катализ Басқа жағынан, реакция жил дамдығы барлық үшреакциялардың жил дамдықтарымен анықталынады. Ферменттің концентрациясы бiрнеше уақыт аралығынан кейiн былой көpiнic бередi Қайтымды процессе тепе-тецдiк куйiнде ES комплекстiц тузiлу жил дамдығы V,оның ыдырау жил дамдыңына V2+ Vз тең

16 Ферментті катализ Осы теңдеуді [ES] арқылы шешiп,табамыз: Бұл жағдайда ферменттi реакция наң жил дамдығы мина теңдеумен өрнектеледі. Михаэлис тұрақтысы деп аталлоды

17 Ферментті катализ Кинетикалық зерттеуде максималды жил дамдық V mах шаманы пайдаланылады, яғни ферменттің комплекс түрiнде ES жил дамдығы. Онда [Eo]=[ES], Vmах Кз[ЕS]-Кз[Ео]Осы мәндердi алдындағы теңдеуге қойып мина теңдеудi аламыз: Егербокса, хххонда Кт = [S] Михаэлис тұрақтысы рН, температураға, субстрат табиғатына және басқа факторларға тәуелдi.

18 Ферментті катализ Ферменттер адам өмiрiнде арте кезден қолданылады. Ашыту, қышқылдау құбылыстары, жемiс-жидектердi өңдеу процессерiнiң негiзiнде ферментгiк катализ процессерi жатыр. Кейiнгi кездерi медициналық энзимология қарқынды түрде дамып келе жатыр, ол ферменттi дәрiлiк затрат ретiнде пайдаланумен шұғылданады, сонымен қaтap ферментер көмeгiмeн диагностика әдiсiн ойлап табуда кең көлемдi жұмыстар жүргiзiлiп жатыр. ХИМИЯЛЬIҚ кинетика заңдылықтарының медицина ғылымина колдуна табуы - фармокинетика және такси кинетика, оның мақсаты дәрiлiк затrардың және улы затгардың әcep эту жил дамдығы мен ағзадан шығарумен шұғылдану болып табылады.

19 4)Ферменттерді ң ә сер эту ерекшеліктері Сур. 8. Сур. 9. Ферменттік реакция жүруі үшін фермент субстратқа әсер этуі қажет. Бұл тек фермент молекула­сындағы активті орталықтың құры­лымина жанасу, каталиттік орталықтың, ғана емес сонымен бірге субстратың да химиялық құрылысының ерекше­ліктеріне байланысты болады. Фермент пен субстрат бір біріне сәйкес келуі қажет, немэссе фермент өзі әсер ететін субстраты танып біледі. Бұл үшін фермент құрылымындағы жанастырушы орталықтың қызметі ерекше. Жанастырушы орталықтың көмегімен реакцияласушы зат-фер­мент-субстрат комплексі түзіледі.

20 Субстраттық әсерлесу ерекшеліктері. Субстраттық (талғамдылық) әсерлесу ерекшелігі бұл фермент молекуласының бір субстратқа немэссе химиялық байланыстары мен топтары ұқсас бірнеше субстраттар топтарына әсері этуі қабілеті. Ферменттердің субстратық әсерлесу ерекшелігі (талғамдылығы) оның активті орталығының субстратпен комплементарлы болып келуіне тәуелді болады. Субстраттық талғамдылықты шартты түрде үш түрге бөледі: Субстраттық әсерлесу ерекшеліктері. Субстраттық (талғамдылық) әсерлесу ерекшелігі бұл фермент молекуласының бір субстратқа немэссе химиялық байланыстары мен топтары ұқсас бірнеше субстраттар топтарына әсері этуі қабілеті. Ферменттердің субстратық әсерлесу ерекшелігі (талғамдылығы) оның активті орталығының субстратпен комплементарлы болып келуіне тәуелді болады. Субстраттық талғамдылықты шартты түрде үш түрге бөледі:

21 Ферменттерді ң ә сер эту ерекшеліктері : 1. Абсолюттік субстратық әсерлесу ерекшелігі (талғамдылық) -бұл ферметтің тек белгілі бір ғана субстратқа әсер эту қабілеті. Мысалы, уреаза ферменті тек мочевинаның гидролиттік ыдырау реакциясын катализдейді, ал ұқсас құрылыстағы метилмочевинаға әсер етпейді: Глюкокиназа ферменті гликолиттік ыдырау реакциясында тек глю­козаға әсер етеді.

22 Ферменттердің әсер эту ерекшеліктері Субстраттық әсерлесу ерекшеліктері. Субстраттық (талғамдылық) әсерлесу ерекшелігі бұл фермент молекуласының бір субстратқа немэссе химиялық байланыстары мен топтары ұқсас бірнеше субстраттар топтарына әсері этуі қабілеті. Ферменттердің субстратық әсерлесу ерекшелігі (талғамдылығы) оның активті орталығының субстратпен комплементарлы болып келуіне тәуелді болады. Субстраттық талғамдылықты шартты түрде үш түрге бөледі: 1. Абсолюттік субстратық әсерлесу ерекшелігі (талғамдылық) -бұл ферметтің тек белгілі бір ғана субстратқа әсер эту қабілеті. Мысалы, уреаза ферменті тек мочевинаның гидролиттік ыдырау реакциясын катализдейді, ал ұқсас құрылыстағы метилмочевинаға әсер етпейді: Глюкокиназа ферменті гликолиттік ыдырау реакциясында тек глю­козаға әсер етеді.

23 4)Ферменттерді ң ә сер эту ерекшеліктері 2. Субстраттық стереохимиялық әсерлесу ерекшелігі (талғамдылық) бұл фер­мент­тің тек бір ғана оптикалық (D немэссе L), немэссе, геометриялық (цис-, немэссе тране-) изомерге әсер эту қабілеті. Мысалы, протеолиттік ферментердің тек L-аминқышқылдардан түзілген пептидтерге әсер этуі немэссе L-аминооксидаза мен D- аминооксидазаның әсер этуі, лактат­дегидро­геназаның тек L-сүт қышқылына әсер етіп, D-сүт қыш­қылына әсер етпеуі жатқызылады.

24 4)Ферменттерді ң ә сер эту ерекшеліктері Ферменттік әсерлесу ерекшелігі. Фер­мент­тер­дің әсеріндегі талғамдылығы бұл бір субстратқа әртүрлі фер­мент­тер­дің әсер етіп әртүрлі тек өзіне ғана тән реакцияларды катализдеуге қабілеттілігі. E1, E2, E3 ферментерP1, P2, P3 өнімдерS субстрат Ферменттер (Е1, Е2, Е3) тек өздеріне ғана тән әсерлесу талғамдылығына қабі­летті және олар бір ғана субстратқа (S) әсер етеді. Бірақ әрбір фермент тек бір ғана типтегі реакция на жүртізеді. Бұл талғамдылықтың ерекшелігі фермент молекуласының каталиттік орталығындағы реакцияласушы топтардың қасиетіне (жай ферментерде) және кофакторлардың химиялық қасиеттеріне (күрделі ферментер) тығыз байланыстылығында.

25 5)Пайдаланылган әдебиеттер. 1)Ә.К.Патсаев,С.А.Шитыбаев, Қ.Н.Дәуренбеков, «Бейорганакалық және физколлойдтық химия» Шымкент 2004 ж. 2)Ә.К.Патсаев,С.А.Шитыбаев, «Бейорганакалық және физколлойдтық химияның тәжірибелік зертханалық сабақтарына қолданба» Шымкент 2004 ж. Ферменттердің әсер эту механизмдері.