Основы кинетики биохимических реакций и химического равновесия

После изучения этой главы вы должны:

- знать следующие величины, характеризующие химическую реакцию: константа скорости, порядок по реагенту, температурный коэффициент, энергия активации;

- усвоить понятия: катализатор, ингибитор;

- знать особенности протекания различных типов реакций: про­стых, сложных, гомогенных, гетерогенных, последовательных, парал­лельных, последовательно-параллельных, циклических, цепных, необ­ратимых и обратимых, ферментативных, сопряженных, колебательных;

- описание протекания во времени химических и биохимиче­ских реакций с помощью кинетических уравнений, ферментативных реакций - с помощью уравнения Михаэлиса - Ментен;

- описание положения равновесия обратимых реакций посред­ством константы химического равновесия и взаимосвязь константы равновесия с изменением энергии Гиббса для этих реакций;

- принцип Ле Шателье для химических равновесий и принцип адаптивных перестроек для живых организмов.

Химические и биохимические реакции - это химическая фор­ма движения материи, которая проявляется в превращении одних веществ в другие. Термодинамика предсказывает только возмож­ность этих превращений с позиции их энергетики. В то же время необходимо знать, как это происходит и как быстро протекают эти превращения, т. е. механизм и скорость химических реакций. В живых системах химические процессы совершаются с различной скоростью. Так, процесс передачи нервного импульса совершается в сотые доли секунды, процессы усвоения пищи требуют несколь­ких часов, а процессы старения могут длиться десятилетия.

Раздел химии, изучающий механизмы химических реак­ций и скорости их протекания, называется химической кинетикой.

Для понимания законов, определяющих протекание химиче­ских и биохимических реакций, необходимо рассматривать их с позиций как термодинамики, так и химической кинетики. Если термодинамика позволяет узнать, насколько полно осуществится превращение исходных реагентов в продукты реакции, то хими­ческая кинетика ответит на вопросы: как быстро совершается химическая реакция и каков ее механизм, т. е. путь реакции? Еще великий Галилей сказал прекрасные слова: "Кто не знаком с законами движения, тот не может познать природы".

Сбалансированность скоростей множества химических ре­акций позволяет живым системам регулировать метаболизм и поддерживать состояние гомеостаза. Нарушение сбалансирован­ности скоростей отдельных процессов вызывает различные па­тологические изменения. Методы химической кинетики широ­ко используются в биологии, физиологии, фармакологии, ме­дицине и экологии.