Биокатализаторы

МАОУ «СОШ№1 с углублённым изучением отдельных предметов»

МО «Ахтубинский район»

Исследовательская работа
по теме: «Биокатализаторы»

                                                                    Автор: Ермолина Екатерина ученица 10А    

                                                  Руководитель: Василичина Евгения Вячеславовна,

                                                                                                                      учитель химии                                                                                      

                                                       Ахтубинск 2018

Содержание:

• Введение
• Глава 1: Понятие о ферментах

     1.1История открытия

     1.2Строение ферментов

     1.3Отличительные способности работы ферментов

1.4Принцип действия амилазы

• Глава 2: Исследование действий амилазы слюны
• Вывод
• Список литературы и приложение

Введение:

 Слово «катализ» было введено химиком Андреем Либавием еще XVI веке. Им обозначали процессы разложения или разрушения. Шведский ученый Берцелиус употребил этот термин, объединив под этим названием явления, в которых сказывается действие катализатора. Возбуждение химической деятельности он рассматривал как результат проявления особой каталитической силы, а изменение веществ истолковывал как особое превращение – катализ.

Большую роль в развитии науки о катализе сыграли исследования русских ученых, направленных на изучение внутренних механизмов действия катализаторов. В XIX веке наука обогатилась крупнейшими открытиями русских ученых: Зайцева М.М., Кучерова М.Г., Коновалова Д.П., Бутлерова А.М. Величайший химик Д.И.Менделеев впервые объяснил роль внутримолекулярных движений в каталитических превращениях. «На точках прикосновения тел, - писал Д.И.Менделеев в 1886 году, - изменяется состояние внутреннего движения атомов в частицах, а оно определяет химические реакции; поэтому от контакта совершаются реакции соединения, разложения и перемещения».

 Сведения о ферментах в науке стали появляться в начале XIX веке. В 1833 году впервые из прорастающих зерен ячменя было выделено активное вещество, осуществляющее превращение крахмала в сахар и получившее название диастазы (ныне этот фермент называется амилазой). В конце XIX века было доказано, что сок, получаемый при растирании дрожжевых клеток, содержит сложную смесь ферментов, обеспечивающих процесс спиртового брожения. С этого времени началось интенсивное изучение ферментов – их строения и механизма действия.

Так как роль биокатализа была выявлена при изучении брожения, то именно с этим процессом были связаны два установившихся в XIX веке названия – энзим и фермент.

                   Цели и задачи:

Цель данной работы: изучить биологические катализаторы. Доказать в практической части, что ферменты действительно способны ускорить процесс разложения крахмала до глюкозы.

Задачи, которые я поставила перед собой, были следующие:

1. Изучить историю открытия, строение, принцип действия и отличительные черты катализаторов.
2. Доказать практически, что катализаторы находятся в человеческой слюне, выделив из куска хлеба глюкозу.

Глава 1. Понятие о ферментах.

1.1 Ферменты – это биологические катализаторы, то есть  вещества, присутствие которых обусловливает (ускорение) положительный катализ или (торможение) отрицательный катализ свойственных живой материи химических процессов.

 Для изучения деятельности слюнных желез, а также состава и свойств выделяемых ими секретов (слюны) И. П. Павлов и Д. Д. Глинский на собаках разработали методику наложения хронических фистул протоков слюнных желез . Суть этой методики заключается в следующем. Вырезают кусочек слизистой оболочки с выводным протоком, выводят его на поверхность щеки и пришивают к коже. Через несколько дней рана заживает и слюна выделяется не в ротовую полость, а наружу. В слюне П. Павлов вместе с остальными органическими и неорганическими веществами обнаружил  ферменты - амилазу и α-глюкозидазу, которые и являются биологическими катализаторами.

1.2 Молекула амилазы имеет нитевидную и линейную структуру (приложение 1). Молекулярная масса её достигает порядка нескольких сотен тысяч. При приготовлении дрожжевого теста дрожи разлагают крахмал с помощью амилазы до ди- и трисахаридов . Именно амилаза, при длительном пережёвывание крахмалосодержащих  продуктов (рис, картофель и пр.), придаёт им сладковатый вкус.  Амилаза может образовывать крупные по размеру комплексы с иммуноглобулинами и другими белками плазмы.

1.3 В отличие от неорганических катализаторов ферменты имеют свои особенности:

Ø Скорость ферментативного катализа на несколько порядков выше (от 103 до 109), чем не биологического катализатора;

Ø действие каждого фермента высокоспецифично, т.е. каждый фермент действует только на свой субстрат или группу родственных субстратов;

Ø ферменты катализируют химические реакции в мягких условиях, т.е. при обычном давлении, высокой температуре (20-50°С) и при значениях рН среды, в большинстве случаев близких к нейтральной.

Слюна содержит значительное количество амилазы — фермента, принимающего участие в переваривании углеводов, а также ферменты, расщепляющие белки, разлагает крахмал и гликоген до мальтозы . Все они активны только при щелочной или нейтральной реакции среды. Амилаза образуется преимущественно в слюнных железах и поджелудочной железе, поступает затем соответственно в полость рта или просвет двенадцатиперстной кишки и участвует в переваривании углеводов пищи.                            

Глава 2. Исследование действия

                                  амилазы слюны.

Чтобы узнать, как действуют биологические катализаторы, я провела пару опытов, которые доказали, что гидролиз крахмала происходит под действием амилазы.

Я растворила крахмал при комнатной температуре в воде, постепенно перемешивая содержимое, у меня образовывался клейстер.  Из крахмала я попыталась выделить глюкозу, обработав его сульфатом меди и раствором щёлочи.  Нагрела раствор. Раствор не изменил окраску, что доказало нам, что крахмал не гидролизовался (приложение 2)

 Затем, я взяла кусочек хлеба, который перед этим тщательно разжевала, поместила в пробирку и добавила те же реактивы, что и в опыте с клейстером, гидроксид натрия и раствор сульфата меди (2). Нагревая пробирку, содержимое изменило свою окраску до морковного цвета, что доказало нам, о том, что амилаза слюны способна гидролизовать крахмал до глюкозы (приложение 3)

Вывод:

Я изучила строение и историю открытия биологических катализаторов. Проведя практическую работу, я доказала, что в человеческой слюне действительно находятся ферменты, которые способны ускорять процессы гидролиза, поступающих в наш организм веществ, содержащих крахмал.

  Список литературы :

• (https://studfiles.net/preview/1151401/; https://dic.academic.ru/dic.nsf/dic_fwords/43630/биокатализаторы; http://poznayka.org/s74126t1.html;  http://present5.com/amiloliticheskie-fermenty-amilaza-stroenie-i-funkcii-amilaza/ ; Химия 10 класс: профильный уровень Н.Е. Кузнецова)

Приложение:

Приложение 1:

Формула амилазы:

Приложение 2:

Приложение 3: