Тема 11. Кінетичні закономірності перебігу біохімічних процесів

1.Актуальність теми

Хімічна кінетика є основою для вивчення швидкостей та механізму біохімічних реакцій. Дослідження швидкостей біохімічних реакцій дозволяють визначити активність ферментів, що допомагає встановити правильний діагноз та застосовувати ферменти для лікування хвороб. Користуючись методами хі­мічної кінетики, можна визначити швидкість надходження лікарських речовин у кров та виведення їх з організму. Знання періоду напівперетворення потрібне для встановлення терміну зберігання лікарських засобів, швидкості накопичення у довкіллі радіонуклідів, пестицидів, інших шкідливих речовин. Методи хімічної кінетики дають змогу обрати оптимальні умови для нейтралізації та утилізації шкідливих викидів промислових підприємств, контролювати рівень забруднення водосховищ і водоймищ стічними водами та нафтопродуктами, а повітря - отруйними газами. Вивчення теоретичних положень хімічної кінетики дозволить студентам засвоїти відповідні розділи біохімії, фармакології, гігієни.

2. Конкретні цілі

Аналізувати залежність швидкості реакцій від концентрації та температури.

Інтерпретувати залежність швидкості реакцій від енергії активації.

Аналізувати особливості дії каталізаторів та пояснювати механізм гомогенного та гетерогенного каталізу.

Пояснювати механізм дії ферментів та аналізувати залежність швидкості ферментативних процесів від концентрації ферменту та субстрату.

3. Базові знання, вміння, навички, необхідні для вивчення теми

Вміти складати рівняння реакцій простих і складних, гомогенних та гетерогенних.

Мати уявлення про швидкість реакції, енергію активації, каталізатори і каталіз.

4.Завдання для самостійної роботи під час підготовки до заняття

4.1. Теоретичні питання до заняття:

1. Швидкість хімічних реакцій. Закон діючих мас для швидкості хімічних реакцій. Константа швидкості реакції.

2. Порядок реакції. Реакції першого та другого порядку. Реакції нульового порядку. Період напівперетворення.

3. Реакції прості та складні (оборотні, послідовні, паралельні, супряжені, ланцюгові). Фотохімічні реакції та їх роль у життєдіяльності.

4. Залежність швидкості реакції від температури. Правило Вант-Гоффа. Температурний коефіцієнт. Особливості температурного коефіцієнту швидкості реакції для біохімічних процесів.

5. Енергія активації. Поняття про теорію активних зіткнень та про теорію перехідного стану. Рівняння Арреніуса.

6. Гомогенний та гетерогенний каталіз. Особливості дії каталізатору. Механізм каталізу та його роль у процесах метаболізму.

7. Ферменти як каталізатори біохімічних реакцій. Залежність ферментативної дії від концентрації ферменту та субстрату, температури та реакції середовища.

4.2. Практична робота (завдання), що виконується студентами на занятті

1. Визначення залежності швидкості реакції

від концентрації реагуючих речовин

Дослід базується на реакції утворення нерозчинної в воді сірки за рівнянням:

Використовуються розчини з молярною концентрацією еквівалента 1 моль/л.

У три колби (перша серія) налити розчини натрій тіосульфату і дистильованої води у співвідношеннях, що наведені в таблиці 11. У три пробірки (друга серія) налити по 10 мл розчину сірчаної кислоти. Розчин із пробірки (друга серія) долити до розчину в колбі (перша серія), визначаючи час ( τ ) від моменту поєднання розчинів до моменту утворення ледве помітної каламутності. Одержані значення занести у таблицю. Розрахувати умовну швидкість реакції за формулою: _{Таблиця 11}

Об’єм розчинів, мл			Час τ, c	Умовна швидкість реакції υ , с-1
Перша серія		Друга серія
	Н2О
10	20	10
20	10	10
30	–	10

Зробити висновок про вплив концентрації реагуючих речовин на швидкість гомогенної реакції.