Исследовательская работа по химии "Ферменты"

МОУ  СОШ п.  Тарбагатай Петровск – Забайкальского  района  Читинской  области

Исследовательская работа.

« Получение катализаторов из  сока  растений»

Выполнил:  Ученица 10 Б класса Климова Кристина

Учитель:  Шишмарёва  С.Л.

Содержание работы.

1 Введение.  -3

2 Катализаторы в  природе.  -3

3 Методика исследования - 7

4 Выводы -7

5 Литература.-7

1 Введение.

В  наше  время биологические  катализаторы  получают  наиболее  интенсивно.

Они  играют  огромную роль  в  биологических  системах, так  они  регулируют  все  процессы  жизнедеятельности  развития  организма. В  настоящее  время  доказано, что  в  клетках  всех  организмов  непрерывно действуют  целые  системы  особых  катализаторов, и их  согласованная  деятельность  составляет  основу  питания  и  развития  организма.

И.П.  Павлов в  полной  мере    оценил большую  роль  биологических  катализаторов - ферментов. Он  писал, что  все  химические  процессы  направляются  в  организме  именно  этими  веществами.  Они  обуславливают  собой  те  процессы, благодаря  которым  проявляется жизнь, они  и  есть  в  полном  смысле  слова «  возбудители  жизни».

Объект исследования:  Сок  растений.

Предмет исследования:  Обнаружение  катализаторов.

Цель  исследования:  Доказать  наличие  катализаторов  в  клетках  растений.

Задачи  исследования:

1  Отработать  методы  и  приёмы качественного анализа  с  целью  обнаружения  веществ, входящих  в  состав  исследуемого  растения.

2  Применять  научный  подход  к  изучению  явлений  и  делать  логические  выводы.

3 Соблюдать  правила  техники  безопасности  веществ.

4  Научиться  работать  с  дополнительной  литературой.

2 Катализаторы  в  природе. В более ранние эпохи - -до появления жизни –катализ играл огромную  роль в природе. За счет действия катализаторов образовались те вещества. которые впоследствии оказались материальной основой развития организмов. разложение воды. образование формальдегида из воды и углекислого газа под влиянием света. Опарин высказал мысль, что ультрафиолетовое излучение солнца, наряду  с  катализаторами могло сыграть значительную роль в образовании аминокислот, что доказали  Павловский и .Пасынский, облучая смесь формальдегида , нитратов и хлорида аммония. Через 20 часов в этой смеси образовались аминокислоты. Индийский ученый Бахадур доказал, что солнечный свет, действуя на смесь  растворов параформальдегида с нитратом калия и хлоридом железа трехвалентного способствует образованию некоторых аминокислот. Хлорид железа играл роль катализатора. Бахадур обнаружил, что коллоидный оксид молибдена катализирует образование аминокислот из азота , воды и параформальдегида. Горные породы и минералы играли роль катализаторов. Японский ученый Акабори предположил, что те вещества из которых образовались белки могли возникнуть при действии катализатора – глины. Бернал. английский ученый считал, что реакции полимеризации шли за счет катализаторов неорганических- силикатов,  сульфидов, оксидов. Ионы металлов катализировали   окислительно —восстановительные  реакции. По гипотезе Опарина смеси высокомолекулярных веществ образовали капли – коацерваты. Эти капли способны к избирательной адсорбции, то есть могут предпочтительно поглощать некоторые определенные вещества. Капли, поглотившие катализаторы имели преимущество перед остальными, потому что катализаторы способствовали их образованию и сохранению. Таким путем возможно начиналась эволюция коллоидных систем, катализаторов, которые обеспечивали устойчивость частицы к различным внешним влияниям и ее способность к самовоспроизведению.

Оказывается в природе существуют фабрики образования веществ при участии катализаторов. То есть катализаторы формируют облик планеты.

В природе серная кислота в свободном состоянии не встречается, так как она химически активна, легко реагирует со многими металлами, неметаллами, оксидами, гидроксидами, солями. Поэтому месторождений ее на Земле не обнаружили. Но " естественные заводы" по ее производству оказывается есть. Это установила экспедиция  в 30- годы крупнейшего советского геохимика Ферсмана. Обнаружив в центре огромной пустыни Каракумы многочисленные холмы, состоящие из смеси песка и серы, геологи набрали огромное количество образцов серы. Как и положено в таких случаях, образцы завернули в бумагу, снабдили этикетками, упаковали в ящики и , окончив экспедицию, отправили в Ленинград. Когда же по прибытии стали распаковывать образцы, многие этикетки оказались чем то изъедены, ящики местами прожжены, а из некоторых кусков серы капала маслянистая жидкость. Анализ жидкости показал, что это серная кислота. Разгадка пришла довольно скоро. Оказалось, что найденные серные холмы---не что  иное, как естественные производители серной кислоты. В условиях  жаркой пустыни сера легко окисляется в оксид серы (IV), а затем в оксид серы (VI) под действием атомного кислорода , образующегося при интенсивной солнечной радиации. Катализаторами, как выяснилось, служат оксиды металлов, содержащиеся в песке. Получившийся серный ангидрид, жадно поглощая ночную влагу, быстро превращается в кислоту. Хотя подобные "заводы" работали тысячи лет, озер из чистой серной кислоты найти не удалось. Реагируя с почвой  кислота превращается в сульфаты, которые затем грунтовыми водами  выносятся в моря.  Катализаторы, находящиеся  в  составе  живых  организмов – ферменты.

Каждый фермент –это молекула белка, свернутая в клубок, в глобулу .Важнейшая часть такой глобулы – активный центр , небольшая область, где и проходит реакция, управляемая и ускоряемая  ферментом. Можно представить себе несколько механизмов действия ферментов. Предположим, что реакция заключается во взаимодействии 2-х молекул. Сначала эти молекулы подходят друг к другу на достаточно близкое расстояние, затем между ними формируется хим. связь – образуется новая молекула. Но в отсутствии фермента,то есть  катализатора, такая реакция идет очень медленно., пока 2 молекулы найдут друг друга в огромном по сравнению с ними пространстве внутриклеточной жидкости. А если и найдут и подойдут к друг другу, это еще не значит, что между ними возникнет хим. связь. Для этого молекулы должны быть активированными,обладать дополнительной энергией. А теперь представим себе, что  в активном  центре молекулы фермента  есть 2 гнезда, точь в точь подогнанные под эти 2 молекулы; они укладываются в эти гнезда, их концы оказываются рядом –возникает новая хим. связь, образуется новая молекула. Она по своей конфигурации уже не подходит к активному центру в глобуле фермента и фермент эту молекулу выталкивает. На освободившееся место встают 2 другие реагирующие молекулы. Но фермент может действовать не только механически, он может на какое то время сам связываться с одной из реагирующих молекул. Такая молекула, после того как к ней присоединится фермент, обладает уже иными хим. свойствами, она гораздо охотнее реагирует с нужной молекулой. После этого фермент отщепляется. Посмотрим , как фермент лизоцим расщепляет молекулу полисахарида. При этом фермент изменяет свою конфигурацию, атомы, образующие щель, смещаются один относительно другого и молекула полисахарида оказывается разрезанной на 2 половины, которые тут же отделяются от молекулы фермента. В данном случае действие лизоцима напоминает работу машины по обрезке сброшюрованной книги: сшитые листы кладутся на специальный стол, 2 части машины ---стол и нож –перемещаются относительно друг друга и обрезанные листы выталкиваются из машины.

Ферменты катализируют тысячи реакций, идущих в живой клетке-при дыхании, обмене в-в, размножении. И самое замечательное свойство ферментов- работают они чрезвычайно быстро. Чтобы расщепить белок или молекулу полиуглевода на составные части, их нужно кипятить с крепкими растворами кислот щелочей несколько часов.  Ферменты  пищеварительных соков –пепсин , протеаза,  амилаза- гидролизуют эти вещества за несколько секунд при температуре 37  С.

Ферменты- первый акт жизненной деятельности. Они возбудители всех химических превращений….Они возбудители жизни."

Так, ферменты играют огромную роль в природе. Они есть в организме животных и человека. Но ферменты есть и в клетках растений.

3  Методика  исследования:

Мы  провели  три  серии  опытов.

1 серия.

В  две  пробирки  с  водой  добавили  чуть  гидрохинона.  Вода  порозовела.

Во    вторую добавили  перекиси  водорода,  Вода  стала  ярко -    розовой.

Следовательно, идёт  реакция  окисления.

2        серия.

Приготовили  сок  растений  ( клубни  картофеля, лук, капусту  измельчили, настояли  в  дистиллированной  воде  60  минут, профильтровали).

К   соку  растений  в  две  пробирки  добавили  гидрохинон.  Наблюдали  розовое  окрашивание.

Во  вторую пробирку  добавили   перекись, раствор  окрашивается  в  ярко  розовый  цвет.  Причём  окраска более  яркая, чем  в  первой  серии опытов. Почему?

Вывод:  Реакция  каталитическая,  ферментами  являются  вещества, находящиеся  в  соке растений.

3        серия  опытов.

Делаем  всё  так же, как  и  во  второй  серии,  но  пробирки  кипятим.

Что  наблюдаем.

Окраска исчезает.  Следовательно, при  кипячении  ферменты  разрушаются.

4        Выводы:

1        В  клетках  растений содержатся  катализаторы - ферменты.

2        Ферменты участвуют  в  химических  реакциях в клетках  растений.

3        При  кипячении  ферменты  разрушаются.

4        Ферменты  играют  огромную  роль  в  жизнедеятельности растений.

5        Литература:

1 Л.А.Николаев « Катализ  в  природе  и промышленности»

2 Н. Я.  Логинов , АГ Воскресенский, И.С.  Солодкин  « Аналитическая  химия»

3  А.Х. Гусаков, А.А.  Лазаренко   «  Учителю  о  внеклассной  работе  по  химии»

4 ВН Алексинский  « Занимательные  опыты  по химии»