Katalizator protiv Enzima

enzimi i katalizatori oba utječu na brzinu reakcije. Zapravo, svi poznati enzimi su katalizatori, ali nisu svi katalizatori enzimi. razlika između katalizatora i enzima je da su enzimi u velikoj mjeri organske prirode i da su bio-katalizatori, dok neenzimski katalizatori mogu biti anorganski spojevi. Ni katalizatori niti enzimi se ne troše u reakcijama koje kataliziraju.

Za jednostavnost, katalizator u ovom se članku odnosi na neenzimske katalizatore za lako razlikovanje od enzima.

Usporedni grafikon

Razlike - sličnosti - Usporedba grafikona katalizator naspram enzima

	Katalizator	Enzim
Funkcija	Katalizatori su tvari koje povećavaju ili smanjuju brzinu kemijske reakcije, ali ostaju nepromijenjene.	Enzimi su bjelančevine koje povećavaju brzinu kemijskih reakcija koje supstrat pretvaraju u proizvod.
Molekularna težina	Spojevi niske molekularne mase.	Globularni proteini velike molekulske mase.
vrste	Postoje dvije vrste katalizatora - pozitivni i negativni katalizatori.	Postoje dvije vrste enzima - enzima za aktiviranje i inhibitorni enzimi.
Priroda	Katalizatori su jednostavne anorganske molekule.	Enzimi su složeni proteini.
Alternativni pojmovi	Neorganski katalizator.	Organski katalizator ili bio katalizator.
Stope reakcija	Tipično sporije	Nekoliko puta brže
Specifičnost	Nisu specifični i stoga na kraju stvaraju ostatke s pogreškama	Enzimi su visoko specifični i stvaraju veliku količinu dobrih ostataka
Uvjeti	Visoka temperatura, tlak	Blaga stanja, fiziološki pH i temperatura
C-C i C-H veze	odsutan	predstaviti
Primjer	vanadij oksid	amilaza, lipaza
Energija aktivacije	Obožava	Obožava

Sadržaj: Katalizator vs Enzim

• 1 Kratka povijest katalizatora, enzima i katalize
• 2 Struktura katalizatora i enzima
• 3 razlike u mehanizmu reakcija
• 4 primjera reakcija potpomognutih katalizatorima i enzimima
• 5 Industrijske primjene
• 6 Reference

Kratka povijest katalizatora, enzima i katalize

Kataliza ljudske reakcije poznate su već stoljećima, ali nisu bile u stanju objasniti pojave koje su ih viđale oko sebe, fermentaciju vina u ocat, izlijevanje kruha itd. To je 1812. godine ruski kemičar Gottlieb Sigismund Constantin Kirchhof proučavao slom škroba u šećer ili glukozu u kipućoj vodi u prisustvu nekoliko kapi koncentrirane sumporne kiseline. Sumporna kiselina je nakon pokusa ostala nepromijenjena i mogla se oporaviti. 1835. godine švedski kemičar Jöns Jakob Berzelius predložio je ime 'kataliza' od grčkog izraza 'kata' što znači dolje i 'lyein' što znači otpustiti.

Nakon razumijevanja reakcija katalize, znanstvenici su otkrili mnoge reakcije koje su promijenile brzinu u prisutnosti katalizatori. Louis Pasteur otkrio je da postoji neki faktor koji je katalizirao njegove eksperimente fermentacije šećera i koji je bio aktivan samo u živim stanicama. Taj je faktor kasnije njemački fiziolog Wilhelm Kühne nazvao 'enzimom' 1878. Enzim dolazi od grčke riječi koja znači 'u kvascu'. Godine 1897. Eduard Buchner imenovao je enzim koji fermentira saharozu zimazom. Njegovi su eksperimenti također pokazali da enzimi mogu funkcionirati izvan žive stanice. Na kraju su otkrivene struktura i funkcija različitih enzima koji kataliziraju važne funkcije.

Struktura katalizatora i enzima

katalizator je svaka tvar koja može uzrokovati značajne promjene u brzini kemijske reakcije. To bi mogao biti čisti element poput nikla ili platine, čisti spoj poput silicijevog dioksida, mangan-dioksida, otopljenih iona poput bakarnih iona ili čak smjesa poput željezo-molibdena. Katalizatori koji se najčešće koriste su protonske kiseline u reakciji hidrolize. Redoksove reakcije kataliziraju prijelazni metali, a platina se koristi za reakcije s vodikom. Neki katalisti se pojavljuju kao prekatalizatori i tijekom reakcije se pretvaraju u katalizatore. Tipičan primjer je Wilkinsonov katalizator - RhCl (PPh₃)₃ koji gubi jedan trifenilfosfinski ligand dok katalizira reakciju.

enzimi su globularni proteini i mogu se sastojati od 62 aminokiseline (4-oksalokrotonat) do veličine od 2500 aminokiselina (sintaza masnih kiselina). Postoji i enzimi temeljeni na RNA ribozime. Enzimi su specifični za supstrat i obično su veći od svojih supstrata. Samo mali dio enzima sudjeluje u enzimskoj reakciji. Aktivno mjesto je na kojem se supstrati vezuju za enzim za olakšavanje reakcije. Ostali čimbenici kao što su ko-čimbenici, direktni proizvodi, itd. Također imaju specifična mjesta vezanja na enzim. Enzimi su izrađeni od dugih lanaca aminokiselina koji se preklapaju jedan na drugoga što stvara globularne strukture. Sekvenca aminokiselina daje enzimima njihovu supstratnu specifičnost. Toplina i kemikalije mogu denaturirati enzim.

Razlike u mehanizmu reakcija

Oba katalizatori i enzimi smanjiti aktivacijsku energiju reakcije i na taj način povećati njezinu brzinu.

katalizator mogu biti pozitivne (povećanje brzine reakcije) ili negativne (smanjenje brzine reakcije). Oni reagiraju s reaktantima u kemijskoj reakciji da nastanu međuprodukti koji na kraju oslobađaju proizvod i regeneriraju katalizator. Razmotrite reakciju gdje
C je katalizator
i B su reaktanti i
P je Proizvod.

tipična katalitička kemijska reakcija bilo bi:

+ C → AC
B + AC → abeceda
abeceda → PC
PC → P + C

Katalizator se regenerira u posljednjem koraku iako je u međufaznim fazama integriran s reaktantima.

Enzimske reakcije javljaju se na mnogo načina:

• Spuštanje aktivacijske energije i stvaranje stabilnog prijelaznog stanja obično se postiže izobličavanjem oblika podloge.
• Spuštanje energije prijelaznog stanja bez izobličenja supstrata.
• Privremeno formiranje kompleksa enzimskih supstrata i na taj način dobivanje alternativnog puta za reakciju.
• Smanjenje entropije reakcije.
• Povećanje temperature.

Mehanizam enzimatskog djelovanja slijedi inducirani model fit koji je predložio Daniel Koshland 1958. Prema ovom modelu supstrat se utiskuje u enzim i mogu se dogoditi male promjene u obliku enzima i supstrata dok se supstrat veže na aktivnom mjestu enzima za tvorbu enzima supstrat enzima.

Primjeri reakcija potpomognutih katalizatorima i enzimima

katalizator koristi se u automobilima je uređaj koji uklanja plinove koji uzrokuju zagađenje iz ispušnih sustava automobila. Platinum i rodij ovdje su katalizatori koji razgrađuju opasne plinove na bezopasne. Npr. dušikov oksid se pretvara u dušik i kisik u prisutnosti male količine platine i rodija.

Enzim amilaza pomagala u probavi pretvaranja složenog škroba u lakše probavljivu saharozu.

Industrijske primjene

katalizatori koriste se u obradi energije; proizvodnja rasutih kemikalija; fine kemikalije; u proizvodnji margarina i u okruženju gdje igraju kritičnu ulogu slobodnih radikala klora u raspadu ozona.

enzimi koriste se u preradi hrane; hrana za bebe; kuhanje; voćni sokovi; proizvodnja mlijeka; industrija škroba, papira i biogoriva; čišćenje, čišćenje kontaktnih leća; guma i fotografija i molekularna biologija.

Reference

• Wikipedia: Enzim
• Wikipedia: Kataliza
• Informacije o enzimima - Znanost pojasnjena