Номер p11-z10 — Биология 10 класс

В Германии во время Второй мировой войны бензин получали из угля: уголь нагревали под давлением в присутствии водорода, катализаторами служили оксид железа, соединения олова и молибдена. Какую роль играют катализаторы в этом процессе? Реакции с неорганическими катализаторами (никель, платина) требуют высоких температур и давления, а ферментативные процессы протекают в узких пределах температуры и давления — объясните этот факт. Как повышение температуры тела при болезни может повлиять на работу ферментов и других белков?

1. Катализаторы (оксид железа, соединения олова и молибдена) снижают энергию активации присоединения водорода к углероду угля и ускоряют гидрирование настолько, что оно становится промышленно выгодным; без них реакция шла бы слишком медленно даже при высоких температуре и давлении; катализаторы не расходуются и направляют процесс к образованию жидких углеводородов.
2. Неорганические катализаторы малоспецифичны и снижают энергию активации лишь частично, поэтому для нужной скорости требуются высокие температура и давление; ферменты — белки с активным центром, точно соответствующим субстрату, они снижают энергию активации намного сильнее и ускоряют реакции в 10⁷–10⁹ раз, так что реакции идут быстро при температуре тела и обычном давлении. Но, будучи белками, ферменты работают только в узком диапазоне условий: при нагревании и изменении pH их пространственная структура разрушается (денатурация), а при охлаждении активность падает.
3. Повышение температуры тела до 38–39 °C сначала ускоряет обменные и защитные реакции (усиливает выработку интерферона, активность лейкоцитов) и подавляет размножение микробов; но при 40–41 °C и выше ферменты и другие белки (белки крови, мембран, гемоглобин) начинают денатурировать, нарушаются обмен веществ, работа нервной системы и сердца, а при 42–43 °C наступают необратимые повреждения — поэтому высокую температуру необходимо снижать.