Katalyzátor vs. enzým

enzýmy a katalyzátory obe ovplyvňujú rýchlosť reakcie. V skutočnosti sú všetky známe enzýmy katalyzátormi, ale nie všetky katalyzátory sú enzýmami. rozdiel medzi katalyzátormi a enzýmami je to, že enzýmy sú prevažne organickej povahy a sú to biokatalyzátory, zatiaľ čo neenzymatické katalyzátory môžu byť anorganické zlúčeniny. Pri reakciách, ktoré katalyzujú, sa nespotrebúvajú ani katalyzátory, ani enzýmy.

Pre jednoduchosť, katalyzátor V tomto článku sa opisujú neenzymatické katalyzátory na ľahké odlíšenie od enzýmov.

Porovnávacia tabuľka

Rozdiely - podobnosti - Porovnávacia tabuľka katalyzátora verzus enzým

	katalyzátor	enzým
funkcie	Katalyzátory sú látky, ktoré zvyšujú alebo znižujú rýchlosť chemickej reakcie, ale zostávajú nezmenené.	Enzýmy sú proteíny, ktoré zvyšujú rýchlosť chemických reakcií premieňajúcich substrát na produkt.
Molekulová hmotnosť	Zlúčeniny s nízkou molekulovou hmotnosťou.	Globulárne proteíny s vysokou molekulovou hmotnosťou.
druhy	Existujú dva typy katalyzátorov - pozitívne a negatívne katalyzátory.	Existujú dva typy enzýmov - aktivačné a inhibičné enzýmy.
príroda	Katalyzátory sú jednoduché anorganické molekuly.	Enzýmy sú komplexné proteíny.
Alternatívne výrazy	Anorganický katalyzátor.	Organický katalyzátor alebo bio katalyzátor.
Reakčné rýchlosti	Zvyčajne pomalšie	Niekoľkokrát rýchlejšie
špecifickosť	Nie sú špecifické, a preto nakoniec spôsobujú chyby	Enzýmy sú vysoko špecifické a produkujú veľké množstvo dobrých rezíduí
podmienky	Vysoká teplota, tlak	Mierne podmienky, fyziologické pH a teplota
Väzby C-C a C-H	neprítomný	prítomný
príklad	oxid vanádu	amyláza, lipáza
Aktivačná energia	Znižuje to	Znižuje to

Obsah: Katalyzátor verzus enzým

• 1 Stručná história katalyzátorov, enzýmov a katalýzy
• 2 Štruktúra katalyzátorov a enzýmov
• 3 Rozdiely v mechanizme reakcií
• 4 Príklady katalytických a enzýmových reakcií
• 5 Priemyselné aplikácie
• 6 Referencie

Stručná história katalyzátorov, enzýmov a katalýzy

katalýza Reakcie boli ľuďom známe už mnoho storočí, ale nedokázali vysvetliť udalosti, ktoré videli okolo seba, ako napríklad kvasenie vína v octe, kvasenie chleba atď. V roku 1812 ruský chemik Gottlieb Sigismund Constantin Kirchhof študoval členenie. škrobu na cukor alebo glukózu vo vriacej vode v prítomnosti niekoľkých kvapiek koncentrovanej kyseliny sírovej. Kyselina sírová zostala po experimente nezmenená a mohla sa izolovať. V roku 1835 švédsky chemik Jöns Jakob Berzelius navrhol názov „katalýza z gréckeho výrazu „kata“ znamená dole a „lyeín“ znamená uvoľnené.

Akonáhle boli reakcie na katalýzu pochopené, vedci objavili mnoho reakcií, ktoré zmenili rýchlosť prítomnosti katalyzátory. Louis Pasteur zistil, že jeho experimenty s fermentáciou cukru boli niektoré faktory, ktoré pôsobili iba v živých bunkách. Nemecký fyziolog Wilhelm Kühne v roku 1878 tento faktor nazval „enzým“. enzým pochádza z gréckeho slova, ktoré znamená „in kvas“. V roku 1897 Eduard Buchner nazval enzým, ktorý fermentoval sacharózu, ako zymázu. Jeho experimenty tiež dokázali, že enzýmy môžu fungovať mimo živej bunky. Bola objavená štruktúra a funkcia rôznych enzýmov katalyzujúcich dôležité funkcie.

Štruktúra katalyzátorov a enzýmov

katalyzátor je akákoľvek látka, ktorá môže spôsobiť významné zmeny v rýchlosti chemickej reakcie. Môže to byť teda čistý prvok, ako je nikel alebo platina, čistá zlúčenina, ako je oxid kremičitý, oxid manganičitý, rozpustené ióny, ako napríklad ióny medi, alebo dokonca zmes ako železo-molybdén. Najbežnejšie používanými katalyzátormi sú protónové kyseliny v hydrolytickej reakcii. Redoxné reakcie sú katalyzované prechodnými kovmi a platina sa používa na reakcie zahŕňajúce vodík. Niektoré katalysty sa vyskytujú ako predkatalyzátory a v priebehu reakcie sa prevádzajú na katalyzátory. Typickým príkladom je Wilkinsonov katalyzátor - RhCl (PPh₃)₃ ktorý stráca jeden trifenylfosfínový ligand pri katalýze reakcie.

enzýmy sú globulárne proteíny a môžu pozostávať zo 62 aminokyselín (4-oxalokrotonát) do veľkosti 2 500 aminokyselín (syntáza mastných kyselín). Existujú tiež enzýmy na báze RNA nazývané ribozymy. Enzýmy sú špecifické pre substrát a obvykle sú väčšie ako ich príslušné substráty. Enzymatickej reakcie sa zúčastňuje iba malá časť enzýmu. Aktívne miesto je miesto, kde sa substráty viažu na enzým na uľahčenie reakcie. Iné faktory, ako sú kofaktory, priame produkty atď., Majú tiež špecifické väzbové miesta pre enzým. Enzýmy sa vyrábajú z dlhých reťazcov aminokyselín, ktoré sa vzájomne prekrývajú, čo vedie ku vzniku globulárnej štruktúry. Aminokyselinová sekvencia dáva enzýmom ich substrátovú špecificitu. Teplo a chemikálie môžu denaturovať enzým.

Rozdiely v mechanizme reakcií

oba katalyzátory a enzýmy znižujú aktivačnú energiu reakcie, čím zvyšujú jej rýchlosť.

katalyzátor môže byť vo svojej podstate pozitívna (zvyšujúca sa reakčná rýchlosť) alebo negatívna (znižujúca sa reakčná rýchlosť). Reagujú s reaktantmi pri chemickej reakcii za vzniku medziproduktov, ktoré nakoniec uvoľňujú produkt a regenerujú katalyzátor. Zvážte reakciu, kde
C je katalyzátor
a B sú reaktanty a
P je produkt.

typická katalytická chemická reakcia bolo by:

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

Katalyzátor sa regeneruje v poslednom stupni, aj keď v medziproduktových stupňoch sa integroval s reaktantmi.

Enzymatické reakcie vyskytujú sa mnohými spôsobmi:

• Zníženie aktivačnej energie a vytvorenie stabilného prechodného stavu sa zvyčajne dosiahne skreslením tvaru substrátu.
• Zníženie energie prechodného stavu bez deformácie substrátu.
• Dočasná tvorba komplexu enzýmového substrátu, a tým poskytnutie alternatívnej cesty na uskutočnenie reakcie.
• Zníženie reakčnej entropie.
• Zvyšovanie teploty.

Mechanizmus enzymatického pôsobenia sa riadi indukovaným záchytným modelom, ktorý navrhol Daniel Koshland v roku 1958. Podľa tohto modelu sa substrát formuje do enzýmu a môžu nastať mierne zmeny v tvare enzýmu a substrátu, keď sa substrát viaže na aktívne miesto. enzýmu za vzniku komplexu enzýmového substrátu.

Príklady reakcií pomocou katalyzátora a enzýmu

Katalyzátor používané v automobiloch je zariadenie, ktoré odstraňuje plyny spôsobujúce znečistenie z výfukových systémov automobilov. Platiny a ródium sú tu použité katalyzátory, ktoré rozkladajú nebezpečné plyny na neškodné. Napríklad oxid dusnatý sa prevádza na dusík a kyslík v prítomnosti malého množstva platiny a ródia.

Enzým amylázy Pomáha pri trávení premeny komplexného škrobu na ľahšie stráviteľnú sacharózu.

Priemyselné aplikácie

katalyzátory sa používajú pri spracovaní energie; hromadná výroba chemikálií; jemné chemikálie; pri výrobe margarínu a v prostredí, v ktorom zohrávajú rozhodujúcu úlohu voľných radikálov chlóru pri rozklade ozónu.

enzýmy používajú sa pri spracovaní potravín; detská výživa; pivovarníctvo; Ovocné šťavy; výroba mlieka a mliečnych výrobkov; priemysel výroby škrobu, papiera a biopalív; líčenie, čistenie kontaktných šošoviek; guma a fotografie a molekulárna biológia.

Referencie

• Wikipedia: Enzyme
• Wikipedia: Katalýza
• Informácie o enzýmoch - Veda objasnená