Katalysator versus enzym
Share
enzymer og katalysatorer begge påvirker reaksjonshastigheten. Faktisk er alle kjente enzymer katalysatorer, men ikke alle katalysatorer er enzymer. De forskjell mellom katalysatorer og enzymer er at enzymer er stort sett organiske i naturen og er bio-katalysatorer, mens ikke-enzymatiske katalysatorer kan være uorganiske forbindelser. Hverken katalysatorer eller enzymer forbrukes i reaksjonene de katalyserer.
For enkelhets skyld, katalysatoren i denne artikkelen refererer til ikke-enzymatiske katalysatorer for å enkelt skille fra enzymer.
Sammenligningstabell
| Catalyst | Enzyme | |
|---|---|---|
| Funksjon | Katalysatorer er stoffer som øker eller reduserer frekvensen av en kjemisk reaksjon, men forblir uendret. | Enzymer er proteiner som øker mengden av kjemiske reaksjoner som omdanner substrat til produkt. |
| Molekylær vekt | Lavmolekylære forbindelser. | Globale proteiner med høy molekylvekt. |
| typer | Det finnes to typer katalysatorer - positive og negative katalysatorer. | Det finnes to typer enzymer - aktiveringsenzymer og hemmende enzymer. |
| Natur | Katalysatorer er enkle uorganiske molekyler. | Enzymer er komplekse proteiner. |
| Alternative vilkår | Uorganisk katalysator. | Organisk katalysator eller bio katalysator. |
| Reaksjonshastigheter | Vanligvis tregere | Flere ganger raskere |
| spesifisitet | De er ikke spesifikke og resulterer derfor i å produsere rester med feil | Enzymer er svært spesifikke og produserer stor mengde gode rester |
| Forhold | Høyt temp, trykk | Milde forhold, fysiologisk pH og temperatur |
| C-C og C-H bindinger | fraværende | nåværende |
| Eksempel | vanadiumoksid | amylase, lipase |
| Aktiveringsenergi | Senker den | Senker den |
Innhold: Katalysator mot enzym
- 1 En kort historie av katalysatorer, enzymer og katalyse
- 2 Struktur av katalysatorer og enzymer
- 3 forskjeller i reaksjonsmekanismen
- 4 Eksempler på katalysator- og enzymstøttede reaksjoner
- 5 industrielle applikasjoner
- 6 Referanser
En kort historie av katalysatorer, enzymer og katalyse
kata~~POS=TRUNC reaksjoner har vært kjent for mennesker i mange århundrer, men de klarte ikke å forklare hendelsene de så på rundt dem som for eksempel gjæring av vin til eddik, brenning av brød osv. Det var i 1812 at russisk kjemiker Gottlieb Sigismund Constantin Kirchhof studerte nedbrytingen av stivelse til sukker eller glukose i kokende vann i nærvær av få dråper konsentrert svovelsyre. Svovelsyren forble uendret etter forsøket og kunne gjenvinnes. I 1835 foreslo svenske kjemiker Jöns Jakob Berzelius navnet 'katalyse fra det greske uttrykket, "kata" som betyr ned og "lyein" som betyr å løsne.
Når katalysatorreaksjoner ble forstått, oppdaget forskere mange reaksjoner som endret hastigheten i nærvær av katalysatorer. Louis Pasteur oppdaget at det var noen faktor som katalyserte sine sukkerfermenteringseksperimenter, og som bare var aktiv i levende celler. Denne faktoren ble senere betegnet som "enzym" av tysk fysiolog Wilhelm Kühne i 1878. Enzyme kommer fra gresk ord som betyr 'i surdeig'. I 1897 heter Eduard Buchner enzymet som fermentert sukrose som zymase. Hans eksperimenter viste også at enzymer kunne fungere utenfor en levende celle. Til slutt struktur og funksjon av ulike enzymer ble det oppdaget katalyserende viktige funksjoner.
Struktur av katalysatorer og enzymer
EN katalysatoren er noe stoff som kan forårsake signifikante endringer i frekvensen av en kjemisk reaksjon. Således kan det være et rent element som nikkel eller platina, en ren sammensetning som silika, mangandioxid, oppløste ioner som kobberioner eller til og med en blanding som jern-molybden. De mest brukte katalysatorene er protonsyrer i hydrolysereaksjon. Redoksreaksjoner katalyseres av overgangsmetaller, og platina brukes til reaksjoner som involverer hydrogen. Enkelte kateter forekommer som forkatalysatorer og blir omdannet til katalysatorer i løpet av reaksjonen. Det typiske eksemplet er det for Wilkinson's katalysator - RhCl (PPh3)3 som mister en trifenylfosfinligand under katalysering av reaksjonen.
enzymer er kuleformede proteiner og kan bestå av 62 aminosyrer (4-oksalokrotonat) til en størrelse på 2500 aminosyrer (fettsyresyntase). Det finnes også RNA-baserte enzymer som kalles ribozymer. Enzymer er substratspesifikke og er vanligvis større enn deres respektive substrat. Bare en liten del av et enzym deltar i en enzymatisk reaksjon. Det aktive stedet er hvor substrater binder til enzym for å lette reaksjonen. Andre faktorer som ko faktorer, direkte produkter, etc. har også spesifikke bindingssteder på enzym. Enzymer er laget av lange kjeder av aminosyrer som bretter seg over hverandre og gir opphav til en globulær struktur. Aminosyresekvensen gir enzymer deres substrat-spesifisitet. Varme og kjemikalier kan dekke et enzym.
Forskjeller i reaksjonsmekanismen
Både katalysatorer og enzymer senk aktiveringsenergien til en reaksjon og derved øke dens hastighet.
EN katalysatoren kan være positiv (økende reaksjonshastighet) eller negativ (avtagende reaksjonshastighet) i naturen. De reagerer med reaktanter i en kjemisk reaksjon for å gi opphav til mellomprodukter som til slutt frigjør produktet og regenererer katalysatoren. Vurder en reaksjon hvor
C er en katalysator
EN og B er reaktanter og
P er produktet.
EN typisk katalytisk kjemisk reaksjon ville vært:
EN + C → AC
B + AC → ABC
ABC → PC
PC → P + C
Katalysatoren regenereres i det siste trinnet, selv om det i de mellomliggende trinnene var integrert med reaktanter.
Enzymatiske reaksjoner forekommer på mange måter:
- Senking av aktiveringsenergi og opphav til en stabil overgangsstatus som vanligvis oppnås ved å forvride form av substrat.
- Senking av overgangsstatus energi uten forvrengning av substrat.
- Midlertidig dannelse av enzym-substratkompleks og derved å gi en alternativ vei for reaksjon for å fortsette.
- Redusere reaksjons entropi.
- Økende temperatur.
Mekanismen for enzymatisk virkning følger den induserte pasientmodellen som foreslått av Daniel Koshland i 1958. Ifølge denne modellen blir substratet støpt inn i enzymet og det kan være små forandringer i form i enzym og substrat som substratet binder seg på det aktive stedet av enzym for å danne enzym-substratkomplekset.
Eksempler på katalysator- og enzymstøttede reaksjoner
EN katalysator brukes i biler er en enhet som fjerner gasser som forårsaker forurensning fra bilutblåsningssystemer. Platina og rhodium er katalysatorene som brukes her, som bryter ned farlige gasser til ufarlige. For eksempel nitrogenoksid omdannes til nitrogen og oksygen i nærvær av liten mengde platina og rhodium.
Enzymet amylase hjelpemidler i fordøyelsen av omdannelse av kompleks stivelse til lettere fordøyelig sukrose.
Industrielle applikasjoner
Katalysatorer brukes i energibearbeiding; bulk kjemikalier produksjon; fine kjemikalier; i produksjon av margarine og i miljøet der de spiller en kritisk rolle for klorfri radikaler i nedbrytningen av ozon.
enzymer brukes i matforedling; baby mat; brygging; fruktjuice; meieriproduksjon; stivelse, papir og bio brensel industri; sminke, rensing av kontaktlinser; gummi og fotografi og molekylærbiologi.
referanser
- Wikipedia: Enzym
- Wikipedia: Katalyse
- Enzyminformasjon - Vitenskap klarlagt
