Starpība starp katalizatoru un enzīmu

Katalizators vs enzīms
 

Kad viens vai vairāki reaģenti pārvēršas produktos, tiem var būt dažādas modifikācijas un enerģijas izmaiņas. Ķīmiskās saites reaģenti sabojājas, un veidojas jaunas saites, lai iegūtu produktus, kas pilnīgi atšķiras no reaģentiem. Šāda veida ķīmiskās modifikācijas sauc par ķīmiskām reakcijām. Molekulām jābūt aktivizētām, pirms tās var reaģēt. Molekulām parasti nav daudz enerģijas ar tām, tikai reizēm dažas molekulas atrodas enerģijas stāvoklī, lai tās varētu reaģēt. Ja ir divi reaģenti, lai reakcija notiktu, reaktīviem ir jāsaskaras savā starpā pareizajā virzienā. Lai arī reaģenti vienkārši sastopas viens ar otru, vairums tikšanās nerada reakciju. Šie novērojumi ir devuši ideju par enerģijas barjeru reakcijām.

Kas ir katalizators?

Katalizators pazemina reakcijas enerģijas barjeru, tādējādi padarot reakciju ātrāku abos virzienos. Katalizatorus var definēt kā sugas, kas palielina reakcijas ātrumu, bet pēc reakcijas paliek nemainīgs. Lai arī katalizators reakcijas laikā var mainīt savu formu, reakcijai beidzoties, tas mainās atpakaļ uz sākotnējo formu. Lai arī katalizators palielina reakcijas ātrumu, tas neietekmē līdzsvara stāvokli. Nekatalizētā reakcijā aktivizācijas enerģijas barjera ir augsta salīdzinājumā ar katalizētu reakciju. Reakcijas aktivizēšana var būt augstāka, ja pārejas stāvoklim ir ļoti neiespējama konformācija. Katalizatori var samazināt šo enerģiju, saistot reaģenta molekulu starpposma stāvoklī, kas atgādina pārejas stāvokli. Šajā gadījumā saistīšana samazina enerģiju, kas katalizē reakciju. Turklāt katalizators var saistīt divas reaģējošas molekulas un orientēt tās, lai palielinātu to reakcijas iespēju. Tādējādi katalizators palielina ātrumu, pazeminot reakcijas entropiju. Katalīzi var klasificēt kā neviendabīgu katalīzi un viendabīgu katalīzi. Ja katalizators un reaģenti ir divās fāzēs, tad tiek uzskatīts, ka tā ir neviendabīga katalīze (piemēram, cieta katalīze ar šķidriem reaģentiem). Un, ja tie atrodas vienā un tajā pašā fāzē (cieta, šķidra vai gāze), tā ir viendabīga katalīze. Katalizatori lielākoties tiek izmantoti ķīmiskās laboratorijās un rūpniecībā, lai palielinātu reakciju efektivitāti. Lielākajai daļai tādu d bloku metālu kā Pt, Pd, Cu ir raksturīga katalītiskā aktivitāte.

Kas ir enzīms?

Fermenti ir būtiskas bioloģiskas makromolekulas. Tās ir olbaltumvielu molekulas, dažkārt saistītas ar citiem metāliem, koenzīmiem vai protezēšanas grupām. Fermenti ir bioloģiskie katalizatori, kas ļoti maigos apstākļos palielina bioloģisko reakciju ātrumu. Parasti fermentu darbībai nepieciešami ļoti specifiski apstākļi. Piemēram, tie darbojas optimālā temperatūrā, pH apstākļos utt. Fermenti ir olbaltumvielas, tāpēc, kad tie ir pakļauti lielam karstumam, sāls koncentrācijai, mehāniskiem spēkiem, organiskiem šķīdinātājiem un koncentrētiem skābes vai bāzes šķīdumiem, tie mēdz denaturizēt. Divas īpašības, kas acīmredzami padara fermentu par spēcīgu katalizatoru, ir:

- To substrāta saistīšanas specifika.

- Optimāls katalītisko grupu izvietojums enzīma aktīvajā vietā