Վերջնանյութ

Վերջնանյութերը այն տեսակներն են, որոնք առաջանում են քիմիական ռեակցիաներից^[1]։ Քիմիական ռեակցիայի ժամանակ ելանյութները վերածվում են վերջանյութի՝ բարձր էներգիայի անցումային վիճակի միջով անցնելուց հետո։ Այս գործընթացը հանգեցնում է ելանյութների սպառման։ Այն կարող է լինել ինքնաբուխ ռեակցիա կամ միջնորդավորված կատալիզատորներով, որոնք նվազեցնում են անցումային վիճակի էներգիան, և լուծիչներով, որոնք ապահովում են ռեակցիայի իրականացման համար անհրաժեշտ քիմիական միջավայրը։ Երբ ներկայացված են քիմիական հավասարումներով, վերջանյութները պայմանականորեն գծվում են աջ կողմում, նույնիսկ շրջելի ռեակցիաների դեպքում^[2]։ Վերջանյութների հատկությունները, ինչպիսիք են դրանց էներգիան, օգնում են որոշել քիմիական ռեակցիայի մի քանի բնութագրեր, օրինակ՝ ռեակցիան էքզերգոնիկ է, թե էնդերգոնիկ։ Բացի այդ, վերջանյութի հատկությունները կարող են հեշտացնել արդյունահանումը և մաքրումը քիմիական ռեակցիայից հետո, հատկապես, եթե վերջանյութը ունի նյութի տարբեր ագրեգատային վիճակ, քան ելանյութները։

Ինքնաբուխ ռեակցիա

R\rightarrow P

որտեղ R-ը ելանյութն է և P-ն վերջնանյութը

Կատալիզված ռեակցիա

R+C\rightarrow P+C

Որտեղ R-ը ելանյութն է, P-ն վերջնանյութը, և C-ն կատալիզատորը

Քիմիայի հետազոտությունների մեծ մասն ուղղված է օգտակար վերջանյութի սինթեզին և բնութագրմանը, ինչպես նաև անցանկալի վերջանյութի հայտնաբերմանը և հեռացմանը։ Սինթետիկ քիմիկոսներին կարելի է բաժանել հետազոտող քիմիկոսների, ովքեր նախագծում են նոր քիմիական նյութեր և առաջ են քաշում քիմիական նյութերի սինթեզման նոր մեթոդներ, ինչպես նաև մշակման քիմիկոսներ, որոնք մեծացնում են քիմիական արտադրությունը և դարձնում այն ավելի անվտանգ, էկոլոգիապես կայուն և ավելի արդյունավետ^[3]։ Այլ ոլորտները ներառում են բնական վերջանյութի քիմիկոսները, ովքեր մեկուսացնում են կենդանի օրգանիզմների կողմից ստեղծված վերջանյութները և այնուհետև բնութագրում և ուսումնասիրում այդ վերջանյութները։

Ռեակցիայի սահմանում

Քիմիական ռեակցիայի վերջանյութերը ազդում են ռեակցիայի մի քանի ասպեկտների վրա։ Եթե վերջանյութերն ավելի ցածր էներգիա ունեն, քան ելանյութերը, ապա ռեակցիան կթողնի ավելորդ էներգիա՝ դարձնելով այն էքզերգոնիկ ռեակցիա։ Նման ռեակցիաները ջերմադինամիկորեն բարենպաստ են և հակված են ինքնուրույն տեղի ունենալ։ Այնուամենայնիվ, եթե ռեակցիայի կինետիկան բավականաչափ բարձր է, ապա ռեակցիան կարող է տեղի ունենալ չափազանց դանդաղ, որպեսզի այն դիտարկվի կամ նույնիսկ ընդհանրապես տեղի չունենա։ Սա այն դեպքն է, երբ մթնոլորտային ճնշման դեպքում ալմաստը վերածվում է ավելի ցածր էներգիայի գրաֆիտի, նման ռեակցիայի դեպքում ալմաստը համարվում է մետակայուն և չի դիտարկվի, որ վերածվում է գրաֆիտի^[4]^[5]։

Եթե վերջանյութի քիմիական էներգիան ավելի բարձր է, քան ելանյութերինը, ապա ռեակցիան կպահանջի էներգիա իրականացնելու համար և հետևաբար էնդերգոնիկ ռեակցիա է։ Բացի այդ, եթե վերջանյութը ավելի քիչ կայուն է, քան ելանյութը, ապա Լեֆլերի ենթադրությունը հաստատում է, որ անցումային վիճակն ավելի մոտ կլինի վերջանյութին, քան ելանյութին։ Երբեմն վերջանյութը բավականաչափ տարբերվում է ելանյութից, որ այն հեշտությամբ մաքրվում է ռեակցիայից հետո, օրինակ, երբ վերջանյութը անլուծելի է և նստվածք է առաջացնում, մինչդեռ ելանյութները մնում են լուծված։

Պատմություն

19-րդ դարի կեսերից սկսած քիմիկոսներն ավելի ու ավելի են զբաղված քիմիական վերջանյութի սինթեզմամբ^[6]։ Վերջանյութերի մեկուսացման և բնութագրման վրա կենտրոնացած առարկաները, ինչպիսիք են բնական վերջանյութի քիմիկոսները, շարունակում են կարևոր մնալ ոլորտում, և սինթետիկ քիմիկոսների կողքին նրանց ներդրման համադրությունը հանգեցրել է այն շրջանակի մեծ մասի, որի միջոցով քիմիան այսօր հասկացվում է^[6]։

Սինթետիկ քիմիայի մեծ մասը վերաբերում է նոր քիմիական նյութերի սինթեզին, ինչպես դա տեղի է ունենում նոր դեղամիջոցների նախագծման և ստեղծման, ինչպես նաև նոր սինթետիկ տեխնիկայի հայտնաբերման ժամանակ։ Սկսած 2000-ականների սկզբից գործընթացների քիմիան սկսեց ձևավորվել որպես սինթետիկ քիմիայի հստակ ոլորտ, որը կենտրոնացած էր քիմիական սինթեզը արդյունաբերական մակարդակի հասցնելու, ինչպես նաև այդ գործընթացներն ավելի արդյունավետ, անվտանգ և էկոլոգիապես պատասխանատու դարձնելու ուղիներ գտնելու վրա^[3]։

Կենսաքիմիա

Երկշաքարային լակտոզի (սուբստրատի) փոխակերպումը լակտազի (ֆերմենտի) կողմից երկու միաշաքարիի (վերջնանյութի)

Կենսաքիմիայում ֆերմենտները գործում են որպես կենսաբանական կատալիզատորներ՝ սուբստրատը վերջանյութի վերածելու համար^[7]։ Օրինակ՝ լակտազի ֆերմենտի արգասիքներն են՝ գալակտոզը և գլյուկոզը, որոնք արտադրվում են կաթնաշաքարի սուբստրատից։

S+E\rightarrow P+E

Որտեղ S-ը սուբստրատն է, P-ն վերջնանյութը և E-ն ֆերմետը։

Վերջնանյութի բազմազանություն

Որոշ ֆերմենտներ դրսևորում են բազմազանության ձև, որտեղ նրանք մեկ սուբստրատը վերածում են բազմաթիվ տարբեր վերջանյութերի։ Դա տեղի է ունենում, երբ ռեակցիան տեղի է ունենում բարձր էներգիայի անցումային վիճակի միջոցով, որը կարող է լուծվել տարբեր քիմիական վերջանյութերի մեջ^[8]։

Վերջնանյութի արգելափակում

Որոշ ֆերմենտներ արգելակվում են դրանց ռեակցիայի վերջանյութի պատճառով, որը կապում է ֆերմենտին և նվազեցնում նրա ակտիվությունը^[9]։ Սա կարող է կարևոր լինել նյութափոխանակության կարգավորման մեջ՝ որպես նյութափոխանակության ուղիները վերահսկող բացասական արձագանքի ձև^[10]։ Վերջանյութի արգելակումը նույնպես կենսատեխնոլոգիայի կարևոր թեմա է, քանի որ այս էֆեկտի հաղթահարումը կարող է մեծացնել վերջանյութի արտադրողականությունը^[11]։

Տես նաև

Ծանոթագրություններ

↑ McNaught, A. D.; Wilkinson, A. (2006). [product] Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book". Blackwell Scientific Publications, Oxford. doi:10.1351/goldbook. ISBN 978-0-9678550-9-7.
↑ McNaught, A. D.; Wilkinson, A. (2006). [chemical reaction equation] Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book"). Blackwell Scientific Publications, Oxford. doi:10.1351/goldbook. ISBN 978-0-9678550-9-7.
↑ ^3,0 ^3,1 Henry, Celia M. «DRUG DEVELOPMENT». Chemical and Engineering News. Վերցված է 2014 թ․ սեպտեմբերի 13-ին.
↑ McNaught, A. D.; Wilkinson, A. (2006). [diamond] Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book"). Blackwell Scientific Publications, Oxford. doi:10.1351/goldbook. ISBN 978-0-9678550-9-7.
↑ McNaught, A. D.; Wilkinson, A. (2006). [metastability] Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book"). Blackwell Scientific Publications, Oxford. doi:10.1351/goldbook. ISBN 978-0-9678550-9-7.
↑ ^6,0 ^6,1 Yeh, Brian J; Lim, Wendell A (2007). «Synthetic biology: lessons from the history of synthetic organic chemistry». Nature Chemical Biology. 3 (9): 521–525. doi:10.1038/nchembio0907-521. PMID 17710092. S2CID 17719341.
↑ Cornish-Bowden, A (2013 թ․ սեպտեմբերի 2). «The origins of enzyme kinetics». FEBS Letters. 587 (17): 2725–30. doi:10.1016/j.febslet.2013.06.009. PMID 23791665. S2CID 12573784.
↑ Yoshikuni, Y; Ferrin, TE; Keasling, JD (2006 թ․ ապրիլի 20). «Designed divergent evolution of enzyme function». Nature. 440 (7087): 1078–82. Bibcode:2006Natur.440.1078Y. doi:10.1038/nature04607. PMID 16495946. S2CID 4394693.
↑ Walter C, Frieden E (1963). «The prevalence and significance of the product inhibition of enzymes». Advances in Enzymology and Related Areas of Molecular Biology. Advances in Enzymology - and Related Areas of Molecular Biology. Vol. 25. էջեր 167–274. doi:10.1002/9780470122709.ch4. ISBN 978-0-470-12270-9. PMID 14149677. {{cite book}}: |journal= ignored (օգնություն)
↑ Hutson NJ, Kerbey AL, Randle PJ, Sugden PH (1979). «Regulation of pyruvate dehydrogenase by insulin action». Prog. Clin. Biol. Res. 31: 707–19. PMID 231784.
↑ Schügerl K, Hubbuch J (2005). «Integrated bioprocesses». Curr. Opin. Microbiol. 8 (3): 294–300. doi:10.1016/j.mib.2005.01.002. PMID 15939352.

[1] McNaught, A. D.; Wilkinson, A. (2006). [product] Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book". Blackwell Scientific Publications, Oxford. doi:10.1351/goldbook. ISBN 978-0-9678550-9-7.

[2] McNaught, A. D.; Wilkinson, A. (2006). [chemical reaction equation] Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book"). Blackwell Scientific Publications, Oxford. doi:10.1351/goldbook. ISBN 978-0-9678550-9-7.

[PC-3] 3,0 ^3,1 Henry, Celia M. «DRUG DEVELOPMENT». Chemical and Engineering News. Վերցված է 2014 թ․ սեպտեմբերի 13-ին.

[4] McNaught, A. D.; Wilkinson, A. (2006). [diamond] Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book"). Blackwell Scientific Publications, Oxford. doi:10.1351/goldbook. ISBN 978-0-9678550-9-7.

[5] McNaught, A. D.; Wilkinson, A. (2006). [metastability] Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book"). Blackwell Scientific Publications, Oxford. doi:10.1351/goldbook. ISBN 978-0-9678550-9-7.

[NCB-6] 6,0 ^6,1 Yeh, Brian J; Lim, Wendell A (2007). «Synthetic biology: lessons from the history of synthetic organic chemistry». Nature Chemical Biology. 3 (9): 521–525. doi:10.1038/nchembio0907-521. PMID 17710092. S2CID 17719341.

[7] Cornish-Bowden, A (2013 թ․ սեպտեմբերի 2). «The origins of enzyme kinetics». FEBS Letters. 587 (17): 2725–30. doi:10.1016/j.febslet.2013.06.009. PMID 23791665. S2CID 12573784.

[8] Yoshikuni, Y; Ferrin, TE; Keasling, JD (2006 թ․ ապրիլի 20). «Designed divergent evolution of enzyme function». Nature. 440 (7087): 1078–82. Bibcode:2006Natur.440.1078Y. doi:10.1038/nature04607. PMID 16495946. S2CID 4394693.

[9] Walter C, Frieden E (1963). «The prevalence and significance of the product inhibition of enzymes». Advances in Enzymology and Related Areas of Molecular Biology. Advances in Enzymology - and Related Areas of Molecular Biology. Vol. 25. էջեր 167–274. doi:10.1002/9780470122709.ch4. ISBN 978-0-470-12270-9. PMID 14149677. {{cite book}}: |journal= ignored (օգնություն)

[10] Hutson NJ, Kerbey AL, Randle PJ, Sugden PH (1979). «Regulation of pyruvate dehydrogenase by insulin action». Prog. Clin. Biol. Res. 31: 707–19. PMID 231784.

[11] Schügerl K, Hubbuch J (2005). «Integrated bioprocesses». Curr. Opin. Microbiol. 8 (3): 294–300. doi:10.1016/j.mib.2005.01.002. PMID 15939352.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]