Katalizators pret enzīmu

Fermenti un katalizatori abi ietekmē reakcijas ātrumu. Faktiski visi zināmie fermenti ir katalizatori, bet ne visi katalizatori ir fermenti. atšķirība starp katalizatoriem un fermentiem ir tas, ka fermentiem pēc būtības ir organisks raksturs un tie ir biokatalīti, savukārt neenzimātiskie katalizatori var būt neorganiski savienojumi. Reakcijās, ko tie katalizē, netiek izmantoti ne katalizatori, ne fermenti.

Vienkāršības labad, katalizators Šajā rakstā ir atsauce uz ne enzimātiskiem katalizatoriem, lai viegli atšķirtos no fermentiem.

Salīdzināšanas tabula

Atšķirības - līdzības - Katalizatora un fermenta salīdzināšanas diagramma

	Katalizators	Ferments
Funkcija	Katalizatori ir vielas, kas palielina vai samazina ķīmiskās reakcijas ātrumu, bet paliek nemainīgas.	Fermenti ir olbaltumvielas, kas palielina ķīmisko reakciju ātrumu, pārvēršot substrātu produktā.
Molekulārais svars	Savienojumi ar zemu molekulmasu.	Globālās olbaltumvielas ar augstu molekulmasu.
Veidi	Ir divu veidu katalizatori - pozitīvie un negatīvie katalizatori.	Pastāv divu veidu fermenti - aktivizācijas fermenti un inhibējošie fermenti.
Daba	Katalizatori ir vienkāršas neorganiskas molekulas.	Fermenti ir sarežģīti proteīni.
Alternatīvi termini	Neorganiskais katalizators.	Organiskais katalizators vai biokatalizators.
Reakcijas pakāpe	Parasti lēnāk	Vairākas reizes ātrāk
Specifiskums	Tie nav specifiski, tāpēc galu galā rada atliekas ar kļūdām	Fermenti ir ļoti specifiski, veidojot lielu daudzumu labu atlieku
Nosacījumi	Augsts temp, spiediens	Viegli apstākļi, fizioloģiskais pH un temperatūra
C-C un C-H saites	prombūtnē	klāt
Piemērs	vanādija oksīds	amilāze, lipāze
Aktivizācijas enerģija	Pazemina to	Pazemina to

Saturs: Katalizators vs enzīms

• 1 Katalizatoru, enzīmu un katalīzes īsa vēsture
• 2 Katalizatoru un enzīmu struktūra
• 3 Atšķirības reakciju mehānismā
• 4 katalizatoru un enzīmu atbalstītu reakciju piemēri
• 5 Rūpnieciski lietojumi
• 6 atsauces

Katalizatoru, enzīmu un katalīzes īsa vēsture

Katalīze reakcijas cilvēkiem bija zināmas jau daudzus gadsimtus, taču viņi nespēja izskaidrot notikumus, kurus viņi redzēja visapkārt, piemēram, vīna raudzēšanu uz etiķi, maizes kraukšanu utt. 1812. gadā krievu ķīmiķis Gottlieb Sigismund Constantin Kirchhof izpētīja sadalījumu. cietes cukurā vai glikozē verdošā ūdenī ar dažiem pilieniem koncentrētas sērskābes. Pēc eksperimenta sērskābe palika nemainīga un to varēja atgūt. 1835. gadā zviedru ķīmiķis Jēns Jakobs Berzelijs ierosināja vārdu “katalīze ' no grieķu valodas vārda 'kata' nozīmē leju un 'lyein' nozīmē mazināties.

Kad katalīzes reakcijas bija saprotamas, zinātnieki atklāja daudzas reakcijas, kas mainīja ātrumu klātbūtnē katalizatori. Luiss Pasteurs atklāja, ka ir kāds faktors, kas katalizēja viņa cukura fermentācijas eksperimentus un kurš bija aktīvs tikai dzīvās šūnās. Šo faktoru vēlāk 1878. gadā vācu fiziologs Vilhelms Kuhne sauca par “enzīmu”. Ferments cēlies no grieķu vārda, kas nozīmē “raugā”. 1897. gadā Eduards Buhners fermentu, kas fermentēja saharozi, nosauca par zināzi. Viņa eksperimenti arī pierādīja, ka fermenti var darboties ārpus dzīvās šūnas. Galu galā tika atklāta dažādu fermentu struktūra un darbība, kas katalizē svarīgas funkcijas.

Katalizatoru un enzīmu uzbūve

A katalizators ir jebkura viela, kas var izraisīt ievērojamas izmaiņas ķīmiskās reakcijas ātrumā. Tādējādi tas varētu būt tīrs elements, piemēram, niķelis vai platīns, tīrs savienojums, piemēram, silīcija dioksīds, mangāna dioksīds, izšķīduši joni, piemēram, vara joni, vai pat maisījums, piemēram, dzelzs-molibdēns. Visbiežāk izmantotie katalizatori ir protonu skābes hidrolīzes reakcijā. Redokss reakcijas katalizē pārejas metāli, un reakcijā ar ūdeņradi izmanto platīnu. Daži katalizatori rodas kā katalizatori un reakcijas laikā tiek pārveidoti par katalizatoriem. Tipisks piemērs ir Vilkinsona katalizators - RhCl (PPh₃)₃ kas, katalizējot reakciju, zaudē vienu trifenilfosfīna ligandu.

Fermenti ir globālas olbaltumvielas un var sastāvēt no 62 aminoskābēm (4-oksalokrotonāta) līdz 2500 aminoskābēm (taukskābju sintāze). Pastāv arī fermenti, kuru pamatā ir RNS ribozīmi. Fermenti ir specifiski substrātiem un parasti ir lielāki par attiecīgajiem substrātiem. Fermentatīvā reakcijā piedalās tikai neliela fermenta daļa. Aktīvā vieta ir vieta, kur substrāti saistās ar fermentu, lai atvieglotu reakciju. Citiem faktoriem, piemēram, kopfaktoriem, tiešajiem produktiem utt., Arī ir īpašas saistošās vietas fermentam. Fermentus veido garas aminoskābju ķēdes, kas saliecas viena virs otras, veidojot globulāru struktūru. Aminoskābju secība piešķir fermentiem to substrāta specifiskumu. Karstums un ķīmiskās vielas var denaturēt fermentu.

Atšķirības reakciju mehānismā

Gan katalizatori un fermenti pazeminiet reakcijas aktivizācijas enerģiju, tādējādi palielinot tās ātrumu.

A katalizators pēc būtības var būt pozitīvs (palielinās reakcijas ātrums) vai negatīvs (samazinās reakcijas ātrums). Viņi ķīmiskajā reakcijā reaģē ar reaģentiem, veidojot starpproduktus, kas galu galā atbrīvo produktu un reģenerē katalizatoru. Apsveriet reakciju kur
C ir katalizators
A un B ir reaģenti un
Lpp ir produkts.

A tipiska katalītiski ķīmiska reakcija būtu:

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

Katalizators tiek reģenerēts pēdējā posmā, kaut arī starpposmos tas bija integrēts ar reaģentiem.

Fermentatīvas reakcijas rodas daudzos veidos:

• Aktivizācijas enerģijas pazemināšanās un stabila pārejas stāvokļa radīšana, ko parasti panāk, izkropļojot pamatnes formu.
• Pārejas stāvokļa enerģijas pazemināšana, neizkropļojot substrātu.
• Fermentu substrāta kompleksa pagaidu veidošanās un tādējādi alternatīva reakcijas norise.
• Reakcijas entropijas samazināšana.
• Temperatūras paaugstināšanās.

Fermentatīvās darbības mehānisms seko inducētajam piemērotības modelim, kā to ierosinājis Daniels Koshlands 1958. gadā. Saskaņā ar šo modeli substrāts tiek veidots fermentā, un fermentā un substrātā var būt nelielas formas izmaiņas, jo substrāts pats saista sevi aktīvajā vietā fermenta substrāta kompleksa veidošanai.

Katalizatoru un enzīmu atbalstītu reakciju piemēri

A katalizators automašīnās izmantota ierīce ir ierīce, kas attīra gāzes, kas rada piesārņojumu no automašīnu izplūdes sistēmām. Platīns un rodijs ir šeit izmantotie katalizatori, kas sadala bīstamās gāzes nekaitīgās. Piem. slāpekļa oksīds tiek pārveidots par slāpekli un skābekli, ja ir neliels daudzums platīna un rodija.

Ferments amilāze palīdz sagremot sarežģītas cietes pārvēršanu vieglāk sagremojamā saharozē.

Rūpnieciski lietojumi

Katalizatori tiek izmantoti enerģijas pārstrādē; beztaras ķimikāliju ražošana; smalkas ķīmiskas vielas; margarīna ražošanā un vidē, kur tiem ir hlora brīvo radikāļu kritiskā loma ozona sadalīšanās procesā.

Fermenti tiek izmantoti pārtikas pārstrādē; bērnu pārtika; alus pagatavošana; augļu sulas; piena ražošana; cietes, papīra un biodegvielas rūpniecība; grims, kontaktlēcu tīrīšana; gumija un fotogrāfija un molekulārā bioloģija.

Atsauces

• Wikipedia: enzīms
• Wikipedia: katalīze
• Informācija par enzīmu - Zinātne precizēta