Catalyst vs. Enzym

Enzymy I katalizatory Oba wpływają na szybkość reakcji. W rzeczywistości wszystkie znane enzymy są katalizatorami, ale nie wszystkie katalizatory to enzymy. Różnica między katalizatorami i enzymami jest to, że enzymy mają w dużej mierze organiczne natury i są bio-katalizatorami, podczas gdy katalizatory nieenzymatyczne mogą być związkami nieorganicznymi. Ani katalizatory, ani enzymy nie są spożywane w reakcjach, które katalizują.

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

Wykres porównania

Krótka historia katalizatorów, enzymów i katalizy

Kataliza Od wielu stuleci znane są reakcje, ale nie byli w stanie wyjaśnić zdarzeń, które widzieli wokół nich, fermentacja wina do octu, zakwas chleba itp. W 1812 r. Rosyjski chemik Gottlieb Sigismund Constantin Kirchhof badał rozkład skrobi na cukier lub glukozę w wrzącej wodzie w obecności kilku kropli stężonego kwasu siarkowego. Kwas siarkowy pozostał niezmieniony po eksperymencie i można go odzyskać. W 1835 r. Szwedzki chemik Jöns Jakob Berzelius zaproponował nazwę 'kataliza' Z greckiego terminu „kata” znaczy w dół i „liein”, co się rozluźnij.

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

Struktura katalizatorów i enzymów

A katalizator to każda substancja, która może powodować znaczne 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 miedziane, 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 stosuje się do reakcji obejmujących wodór. Niektóre catlaysts występują jako przedwczesne i przekształcane w katalizatory w trakcie reakcji. Typowym przykładem jest katalizator Wilkinsona - RHCL (PPH₃)₃ który traci jeden ligand trifenylofosfinowy podczas katalizowania reakcji.

Enzymy są białkami kulszowymi i mogą składać się z 62 aminokwasów (4-oksalokrotoninian) do wielkości 2500 aminokwasów (syntaza kwasów tłuszczowych). Istnieją również enzymy oparte na RNA nazywane Ribozymy. Enzymy są specyficzne dla substratu i zwykle są większe niż ich odpowiednie substraty. Tylko niewielka część enzymu bierze udział w reakcji enzymatycznej. Aktywne miejsce to miejsce, w którym substraty wiążą się z enzymem w celu ułatwienia reakcji. Inne czynniki, takie jak czynniki CO, produkty bezpośrednie itp. Mają również określone miejsca wiązania na enzymie. Enzymy są wykonane z długich łańcuchów aminokwasów, które składają się nad sobą, powodując strukturę kulkowatą. Sekwencja aminokwasowa daje enzymy ich specyficzność substratu. Ciepło i chemikalia mogą denaturuzować enzym.

Różnice w mechanizmie reakcji

Obydwa katalizatory I enzymy obniżyć energię aktywacji reakcji, zwiększając w ten sposób jej szybkość.

A katalizator może być dodatnia (rosnąca szybkość reakcji) lub ujemna (zmniejszająca się szybkość reakcji) w naturze. Reagują z reagentami w reakcji chemicznej, aby spowodować związki pośrednie, które ostatecznie uwalniają produkt i regenerują katalizator. Rozważ reakcję, gdzie
C jest katalizatorem
A I B są reagentami i
P jest produktem.

A Typowa katalityczna reakcja chemiczna byłoby:

A + C → AC
B + AC → ABC
ABC → PC
PC → P + C

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

Reakcje enzymatyczne występują na wiele sposobów:

• Obniżenie energii aktywacji i powodowanie stabilnego stanu przejściowego zwykle osiągane przez zniekształcający kształt substratu.
• Obniżenie energii stanu przejściowego bez zniekształcania substratu.
• Tymczasowe tworzenie kompleksu substratu enzymu, a tym samym zapewnia alternatywny szlak reakcji.
• Zmniejszenie entropii reakcji.
• Rosnąca temperatura.

Mechanizm działania enzymatycznego jest zgodny z indukowanym modelem dopasowania, jak sugeruje Daniel Koshland w 1958 roku. Zgodnie z tym modelem substrat jest formowany w enzym i może wystąpić niewielkie zmiany kształtu enzymu i substratu, gdy substrat wiąże się w aktywnym miejscu enzymu, tworząc kompleks substratu enzymu.

Przykłady reakcji katalizatorów i enzymów

A Katalityczny konwerter Używany w samochodach to urządzenie, które usuwa gazy powodujące zanieczyszczenie z układów wydechowych. Platinum i rod to katalizatory, które rozkładają niebezpieczne gazy na nieszkodliwe. Za e.G. Tlenek azotu przekształca się w azot i tlen w obecności niewielkiej ilości platyny i rod.

Enzym amylasa Pomoc w trawieniu konwersji złożonej skrobi w łatwiejszą sacharozę.

Zastosowania przemysłowe

Katalizatory są wykorzystywane w przetwarzaniu energii; Produkcja chemikaliów masowych; Drobne chemikalia; W produkcji margaryny i środowiska, w którym odgrywają kluczową rolę wolnych rodników chloru w rozpadzie ozonu.

Enzymy są używane w przetwarzaniu żywności; żywność dla niemowląt; browarnictwo; soki owocowe; produkcja mleka; Przemysł stroby, papieru i bio paliw; makijaż, oczyszczanie soczewek kontaktowych; guma i fotografia i biologia molekularna.