Katalüsaator vs ensüüm

Ensüümid ja katalüsaatorid mõlemad mõjutavad reaktsiooni kiirust. Tegelikult on kõik teadaolevad ensüümid katalüsaatorid, kuid mitte kõik katalüsaatorid pole ensüümid. erinevus katalüsaatorite ja ensüümide vahel "Ensüümid on peamiselt orgaanilised ja biokatalüsaatorid, samas kui mitteensüümsed katalüsaatorid võivad olla anorgaanilised ühendid. Nende katalüüsitavates reaktsioonides ei kulutata katalüsaatoreid ega ensüüme.

Lihtsuse huvides, katalüsaator Selles artiklis viidatakse mitteensüümsetele katalüsaatoritele, mis eristuvad ensüümidest hõlpsalt.

Võrdlusdiagramm

Erinevused - sarnasused - Katalüsaatori ja ensüümi võrdlustabel

	Katalüsaator	Ensüüm
Funktsioon	Katalüsaatorid on ained, mis suurendavad või vähendavad keemilise reaktsiooni kiirust, kuid jäävad samaks.	Ensüümid on valgud, mis suurendavad substraadi tooteks muundamise keemiliste reaktsioonide kiirust.
Molekulmass	Madala molekulmassiga ühendid.	Suure molekulmassiga globaalsed valgud.
Tüübid	Katalüsaatoreid on kahte tüüpi - positiivsed ja negatiivsed.	Ensüüme on kahte tüüpi - aktiveerimisensüümid ja inhibeerivad ensüümid.
Loodus	Katalüsaatorid on lihtsad anorgaanilised molekulid.	Ensüümid on keerulised valgud.
Alternatiivsed mõisted	Anorgaaniline katalüsaator.	Orgaaniline või biokatalüsaator.
Reaktsioonimäärad	Tavaliselt aeglasem	Mitu korda kiiremini
Spetsiifilisus	Need pole spetsiifilised ja tekitavad seetõttu vigade abil jääke	Ensüümid on väga spetsiifilised ja tekitavad suures koguses häid jääke
Tingimused	Kõrge temperatuur, rõhk	Kerged tingimused, füsioloogiline pH ja temperatuur
C-C ja C-H sidemed	puudub	kohal
Näide	vanaadiumoksiid	amülaas, lipaas
Aktiveerimise energia	Madaldab seda	Madaldab seda

Sisu: katalüsaator vs ensüüm

• 1 Katalüsaatorite, ensüümide ja katalüüsi lühiajalugu
• 2 Katalüsaatorite ja ensüümide struktuur
• 3 Erinevused reaktsioonide mehhanismis
• 4 katalüsaatori ja ensüümiga abistatavate reaktsioonide näited
• 5 Tööstuslikud rakendused
• 6 viidet

Katalüsaatorite, ensüümide ja katalüüsi lühiajalugu

Katalüüs reaktsioonid on inimestele olnud teada juba sajandeid, kuid nad ei suutnud selgitada sündmusi, mida nad kõikjal nägid, näiteks veini kääritamine äädikaks, leiva hapnemine jne. 1812. aastal uuris seda Vene keemik Gottlieb Sigismund Constantin Kirchhof. tärklist suhkruks või glükoosiks keevas vees mõne tilga kontsentreeritud väävelhappe juuresolekul. Väävelhape püsis pärast katset muutumatuna ja seda oli võimalik taastada. 1835. aastal pakkus Rootsi keemik Jöns Jakob Berzelius välja nime "katalüüs ' kreekakeelsest terminist 'kata' tähendab allapoole ja 'lyein' tähendab lahti.

Kui katalüüsireaktsioonidest oli aru saadud, avastasid teadlased paljud reaktsioonid, mis muutis kiirust juuresolekul katalüsaatorid. Louis Pasteur avastas, et on mõni tegur, mis katalüüsis tema suhkru kääritamiskatseid ja mis oli aktiivne ainult elavates rakkudes. Saksa füsioloog Wilhelm Kühne nimetas seda tegurit hiljem 1878. aastal ensüümiks. Ensüüm pärineb kreeka sõnast, mis tähendab 'haputaignas'. 1897. aastal nimetas Eduard Buchner ensüümi, mis fermenteeris sahharoosi, zimaasiks. Tema katsed tõestasid ka, et ensüümid võivad funktsioneerida väljaspool elavat rakku. Lõpuks avastati olulisi funktsioone katalüüsivate ensüümide struktuur ja funktsioon.

Katalüsaatorite ja ensüümide struktuur

A katalüsaator "Mis tahes aine", mis võib põhjustada keemilise reaktsiooni kiiruse olulisi muutusi. Seega võib see olla puhas element nagu nikkel või plaatina, puhas ühend nagu ränidioksiid, mangaandioksiid, lahustatud ioonid nagu vaskioonid või isegi segu nagu raud-molübdeen. Kõige sagedamini kasutatavad katalüsaatorid on prootonhapped hüdrolüüsireaktsioonis. Redoksi reaktsioone katalüüsivad siirdemetallid ja vesinikuga seotud reaktsioonides kasutatakse plaatina. Mõned katalüsaatorid esinevad eelkatalüsaatoritena ja muutuvad reaktsiooni käigus katalüsaatoriteks. Tüüpiline näide on Wilkinsoni katalüsaator - RhCl (PPh₃)₃ mis kaotab reaktsiooni katalüüsimisel ühe trifenüülfosfiinligandi.

Ensüümid on globaalsed valgud ja võivad koosneda 62 aminohappest (4-oksalokrotonaat) suurusega 2500 aminohapet (rasvhapete süntaas). Samuti eksisteerivad RNA-põhised ensüümid, mida nimetatakse ribosüümid. Ensüümid on substraadispetsiifilised ja tavaliselt on suuremad kui nende vastavad substraadid. Ensümaatilises reaktsioonis osaleb ainult väike osa ensüümist. Aktiivne sait on see, kus substraadid seovad reaktsiooni hõlbustamiseks ensüümiga. Ka teistel teguritel, nagu kaasfaktorid, otsesed produktid jne, on ensüümil spetsiifilised seondumissaidid. Ensüümid on valmistatud aminohapete pikkadest ahelatest, mis voldivad üksteise otsa, andes globaalse struktuuri. Aminohappejärjestus annab ensüümidele nende substraadi spetsiifilisuse. Kuumus ja keemilised ühendid võivad ensüümi denatureerida.

Reaktsioonide mehhanismi erinevused

Mõlemad katalüsaatorid ja ensüümid alandage reaktsiooni aktiveerimisenergiat, suurendades sellega reaktsiooni kiirust.

A katalüsaator võivad oma olemuselt olla positiivsed (reaktsiooni kiiruse suurenemine) või negatiivsed (reaktsiooni kiiruse vähenemine). Nad reageerivad reagentidega keemilises reaktsioonis, moodustades vaheühendid, mis lõpuks toote vabastavad ja katalüsaatori regenereerivad. Mõelge reaktsioonile kus
C on katalüsaator
A ja B on reagendid ja
Lk on toode.

A tüüpiline katalüütiline keemiline reaktsioon oleks:

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

Katalüsaator regenereeriti viimases etapis, isegi kui vaheetappides oli see integreerunud reagentidega.

Ensümaatilised reaktsioonid esineda mitmel viisil:

• Aktiveerimisenergia vähenemine ja stabiilse üleminekuoleku saamine saavutatakse tavaliselt substraadi kuju moonutamisega.
• Ülemineku oleku energia alandamine substraati moonutamata.
• Ensüümsubstraadikompleksi ajutine moodustamine ja seeläbi reaktsiooni kulgemiseks alternatiivse raja loomine.
• Reaktsiooni entroopia vähendamine.
• Temperatuuri tõus.

Ensümaatilise toime mehhanism järgib indutseeritud sobivuse mudelit, nagu soovitas Daniel Koshland 1958. Selle mudeli kohaselt valatakse substraat ensüümi ning ensüümi ja substraadi kuju võib muutuda, kuna substraat seob end aktiivses kohas ensüümi substraadikompleksi moodustamiseks.

Katalüsaatori ja ensüümiga abistatavate reaktsioonide näited

A katalüüsmuundur autodes kasutatav seade on seade, mis eemaldab auto heitgaasisüsteemidest reostust põhjustavad gaasid. Plaatina ja roodium on siin kasutatavad katalüsaatorid, mis lagundavad ohtlikud gaasid kahjututeks. Näiteks lämmastikoksiid muundatakse väikese koguse plaatina ja roodiumi juuresolekul lämmastikuks ja hapnikuks.

Ensüüm amülaas aitab seedida keerulise tärklise muundamist kergemini seeditavaks sahharoosiks.

Tööstuslikud rakendused

Katalüsaatorid kasutatakse energia töötlemisel; pakendamata kemikaalide tootmine; peenkemikaalid; margariini tootmisel ja keskkonnas, kus neil on kloorivabade radikaalide kriitiline roll osooni lagunemisel.

Ensüümid kasutatakse toiduainete töötlemisel; imikutoidud; pruulimine; puuviljamahlad; piimatootmine; tärklise-, paberi- ja biokütuse tööstus; jumestus, kontaktläätsede puhastamine; kummi ja fotograafia ning molekulaarbioloogia.

Viited

• Vikipeedia: ensüüm
• Vikipeedia: katalüüs
• Ensüümi teave - Teadus täpsustatud