Katalizator vs. Enzym

Enzymy i katalizatory oba wpływają na szybkość reakcji. W rzeczywistości wszystkie znane enzymy są katalizatorami, ale nie wszystkie katalizatory są enzymami. The różnica między katalizatorami i enzymami polega na tym, że enzymy mają głównie charakter organiczny i są biokatalizatorami, podczas gdy katalizatory nieenzymatyczne mogą być związkami nieorganicznymi. Ani katalizatory, ani enzymy nie są zużywane w katalizowanych przez nie reakcjach.

Dla prostoty, katalizator w tym artykule odnosi się do katalizatorów nieenzymatycznych, aby łatwo odróżnić się od enzymów.

Wykres porównania

Różnice - podobieństwa - Tabela porównania katalizatora z enzymem

	Katalizator	Enzym
Funkcjonować	Katalizatory to substancje, które zwiększają lub zmniejszają szybkość reakcji chemicznej, ale pozostają niezmienione.	Enzymy są białkami, które zwiększają szybkość reakcji chemicznych przekształcających substrat w produkt.
Waga molekularna	Związki o niskiej masie cząsteczkowej.	Białka globularne o wysokiej masie cząsteczkowej.
Rodzaje	Istnieją dwa rodzaje katalizatorów - dodatnie i ujemne.	Istnieją dwa rodzaje enzymów - enzymy aktywujące i enzymy hamujące.
Natura	Katalizatory to proste cząsteczki nieorganiczne.	Enzymy są złożonymi białkami.
Alternatywne warunki	Katalizator nieorganiczny.	Katalizator organiczny lub biokatalizator.
Wskaźniki reakcji	Zazwyczaj wolniej	Kilka razy szybciej
Specyficzność	Nie są one specyficzne i dlatego wytwarzają pozostałości z błędami	Enzymy są wysoce specyficzne, wytwarzając dużą ilość dobrych pozostałości
Warunki	Wysoka temperatura, ciśnienie	Łagodne warunki, fizjologiczne pH i temperatura
Wiązania C-C i C-H	nieobecny	obecny
Przykład	tlenek wanadu	amylaza, lipaza
Energia aktywacji	Obniża to	Obniża to

Zawartość: Catalyst vs Enzyme

• 1 Krótka historia katalizatorów, enzymów i katalizy
• 2 Struktura katalizatorów i enzymów
• 3 różnice w mechanizmie reakcji
• 4 Przykłady reakcji wspomaganych przez katalizator i enzym
• 5 zastosowań przemysłowych
• 6 referencji

Krótka historia katalizatorów, enzymów i katalizy

Kataliza reakcje były znane ludziom od wielu stuleci, ale nie byli w stanie wyjaśnić wydarzeń, które widzieli wokół siebie, fermentacji wina do octu, zaczynienia chleba itp. W 1812 r. rosyjski chemik Gottlieb Sigismund Constantin Kirchhof zbadał rozkład skrobi na cukier lub glukozę we wrzącej wodzie w obecności kilku kropli stężonego kwasu siarkowego. Kwas siarkowy pozostał niezmieniony po eksperymencie i można go było odzyskać. W 1835 roku szwedzki chemik Jöns Jakob Berzelius zaproponował nazwę „kataliza' z greckiego terminu „kata” oznacza „w dół”, a „lyein” oznacza „rozluźnij”.

Po zrozumieniu reakcji katalizy naukowcy odkryli wiele reakcji, które zmieniały szybkość w obecności katalizatory. Louis Pasteur odkrył, że był pewien czynnik, który katalizował jego eksperymenty z fermentacją cukru i który był aktywny tylko w żywych komórkach. Czynnik ten został później nazwany „enzymem” przez niemieckiego fizjologa Wilhelma Kühne w 1878 roku. Enzym pochodzi od greckiego słowa oznaczającego „w zaczynie”. W 1897 roku Eduard Buchner nazwał enzym, który fermentował sacharozę, zymazą. Jego eksperymenty wykazały również, że enzymy mogą funkcjonować poza żywą komórką. Ostatecznie odkryto strukturę i funkcję różnych enzymów katalizujących ważne funkcje.

Struktura katalizatorów i enzymów

ZA katalizator oznacza każdą substancję, która może powodować znaczące zmiany w szybkości reakcji chemicznej. Zatem może to być czysty pierwiastek, taki jak nikiel lub platyna, czysty związek, taki jak krzemionka, dwutlenek manganu, rozpuszczone jony, takie jak jony miedzi, a nawet mieszanina, taka jak żelazo-molibden. Najczęściej stosowanymi katalizatorami są kwasy protonowe w reakcji hydrolizy. Reakcje redoks są katalizowane przez metale przejściowe, a platyna jest stosowana w reakcjach z udziałem wodoru. Niektóre katlasty występują jako prekatalizatory i przekształcają się w katalizatory podczas reakcji. Typowym przykładem jest katalizator Wilkinsona - RhCl (PPh₃₎)₃₎ który traci jeden ligand trifenylofosfiny podczas katalizowania reakcji.

Enzymy są białkami kulistymi i mogą składać się z 62 aminokwasów (4-oksalokrotonian) do wielkości 2500 aminokwasów (syntaza kwasów tłuszczowych). Istnieją również enzymy oparte na RNA, zwane rybozymy. Enzymy są specyficzne dla substratu i zwykle są większe niż ich odpowiednie substraty. Tylko niewielka część enzymu bierze udział w reakcji enzymatycznej. Miejsce aktywne to miejsce, w którym substraty wiążą się z enzymem w celu ułatwienia reakcji. Inne czynniki, takie jak współczynniki, produkty bezpośrednie itp., Również mają specyficzne miejsca wiązania na enzymie. Enzymy składają się z długich łańcuchów aminokwasów, które składają się na siebie, tworząc strukturę kulistą. Sekwencja aminokwasowa nadaje enzymom swoistość substratową. Ciepło i substancje chemiczne mogą denaturować enzym.

Różnice w mechanizmie reakcji

Obie katalizatory i enzymy obniżyć energię aktywacji reakcji, zwiększając w ten sposób jej szybkość.

ZA katalizator może mieć charakter dodatni (rosnący szybkość reakcji) lub ujemny (malejący szybkość reakcji). Reagują z reagentami w reakcji chemicznej z wytworzeniem związków pośrednich, które ostatecznie uwalniają produkt i regenerują katalizator. Zastanów się, gdzie
do jest katalizatorem
ZA i b są reagentami i
P. jest produktem.

ZA typowa katalityczna reakcja chemiczna byłoby:

ZA + do → AC
b + AC → ABC
ABC → PC
PC → P. + do

Katalizator jest regenerowany w ostatnim etapie, chociaż w etapach pośrednich zintegrował się z reagentami.

Reakcje enzymatyczne występują na wiele sposobów:

• Obniżenie energii aktywacji i doprowadzenie do stabilnego stanu przejściowego zwykle osiąganego przez zniekształcenie kształtu podłoża.
• Obniżenie energii stanu przejściowego bez zniekształcania podłoża.
• Tymczasowe tworzenie kompleksu substratu enzymu, a tym samym zapewnianie alternatywnego szlaku reakcji.
• Zmniejszenie entropii reakcji.
• Rosnąca temperatura.

Mechanizm działania enzymatycznego jest zgodny z modelem dopasowania indukowanego, jak zasugerował Daniel Koshland w 1958 roku. Zgodnie z tym modelem substrat jest formowany w enzymie i mogą występować niewielkie zmiany w kształcie enzymu i substratu, gdy substrat wiąże się w miejscu aktywnym enzymu z utworzeniem kompleksu substratu enzymu.

Przykłady reakcji wspomaganych przez katalizator i enzym

ZA katalizator stosowany w samochodach to urządzenie usuwające gazy powodujące zanieczyszczenie z układów wydechowych samochodów. Platyna i rod to stosowane tu katalizatory, które rozkładają niebezpieczne gazy na nieszkodliwe. Na przykład tlenek azotu przekształca się w azot i tlen w obecności niewielkiej ilości platyny i rodu.

Enzym amylasa pomaga w trawieniu konwersji złożonej skrobi w łatwiej przyswajalną sacharozę.

Aplikacje przemysłowe

Katalizatory są wykorzystywane w przetwarzaniu energii; produkcja chemikaliów luzem; drobne chemikalia; w produkcji margaryny oraz w środowisku, w którym odgrywają kluczową rolę wolnych rodników chloru w rozkładzie ozonu.

Enzymy są wykorzystywane w przetwórstwie spożywczym; żywność dla niemowląt; browarnictwo; soki owocowe; produkcja mleczarska; przemysł skrobi, papieru i biopaliw; makijaż, czyszczenie soczewek kontaktowych; guma i fotografia oraz biologia molekularna.

Bibliografia

• Wikipedia: Enzyme
• Wikipedia: Kataliza
• Informacje o enzymie - Nauka wyjaśniona