Каталізатор проти Ензиму

Ферменти і каталізаторів обидва впливають на швидкість реакції. Насправді всі відомі ферменти є каталізаторами, але не всі каталізатори є ферментами. The різниця між каталізаторами і ферментами полягає в тому, що ферменти в основному мають органічну природу і є біокаталізаторами, тоді як неферментативні каталізатори можуть бути неорганічними сполуками. Ні каталізатори, ні ферменти не споживаються в реакціях, які вони каталізують.

Для простоти, каталізатор у цій статті йдеться про неферментативні каталізатори, які легко диференціюються від ферментів.

Порівняльна діаграма

Відмінності - схожість - Таблиця порівняння "Каталізатор проти Ензиму"

	Каталізатор	Фермент
Функція	Каталізатори - це речовини, які збільшують або зменшують швидкість хімічної реакції, але залишаються незмінними.	Ферменти - це білки, які збільшують швидкість хімічних реакцій, що перетворюють субстрат у продукт.
Молекулярна маса	Низькомолекулярні сполуки.	Кулькові білки з високою молекулярною масою.
Типи	Існує два типи каталізаторів - позитивні та негативні каталізатори.	Існує два типи ферментів - ферменти активації та інгібіторні ферменти.
Природа	Каталізатори - прості неорганічні молекули.	Ферменти - це складні білки.
Чергові терміни	Неорганічний каталізатор.	Органічний каталізатор або біо каталізатор.
Коефіцієнти реакцій	Зазвичай повільніше	У кілька разів швидше
Специфіка	Вони не є конкретними, і тому в результаті утворюються залишки з помилками	Ферменти є високоспецифічними, утворюючи велику кількість хороших залишків
Умови	Висока температура, тиск	Легкі умови, фізіологічний pH та температура
C-C і C-H зв’язки	відсутні	теперішній
Приклад	оксид ванадію	амілаза, ліпаза
Енергія активації	Знижує це	Знижує це

Зміст: Каталізатор проти Ензиму

• 1 Коротка історія каталізаторів, ферментів та каталізу
• 2 Структура каталізаторів та ферментів
• 3 Відмінності в механізмі реакцій
• 4 Приклади каталізаторних та ферментних реакцій
• 5 Промислове застосування
• 6 Довідники

Коротка історія каталізаторів, ферментів та каталізу

Каталіз реакції були відомі людям протягом багатьох століть, але вони не змогли пояснити події, які вони бачили навколо себе, як бродіння вина в оцет, закваска хліба і т. д. Саме в 1812 р. російський хімік Готліб Сигізмунд Константин Кірхгоф вивчав розпад крохмалю в цукор або глюкозу в киплячу воду при наявності декількох крапель концентрованої сірчаної кислоти. Сірчана кислота залишалася незмінною після експерименту і її можна було відновити. У 1835 р. Шведський хімік Йенс Якоб Берцеліус запропонував ім'я "каталіз " від грецького терміна «ката», що означає вниз, а «lyein» означає послабити.

Після того, як реакції каталізу були зрозумілі, вчені виявили багато реакцій, які змінювали швидкість у присутності каталізаторів. Луї Пастер виявив, що існує якийсь фактор, який каталізував його експерименти з бродіння цукру, і він був активним лише в живих клітинах. Пізніше цей фактор був названий німецьким фізіологом Вільгельмом Кюном у 1878 році як "фермент". Фермент походить від грецького слова, що означає «в заквасці». У 1897 році Едуард Бюхнер назвав фермент, який бродив сахарозу, як зимазу. Його експерименти також довели, що ферменти можуть функціонувати поза живою клітиною. Врешті-решт виявлено структуру та функції різних ферментів, що каталізують важливі функції.

Структура каталізаторів та ферментів

А каталізатор - будь-яка речовина, яка може спричинити значні зміни швидкості хімічної реакції. Таким чином, це може бути чистий елемент, як нікель або платина, чиста сполука, як кремнезем, діоксид марганцю, розчинені іони, як іони міді, або навіть суміш, як залізо-молібден. Найчастіше каталізаторами є протонні кислоти в реакції гідролізу. Реакції Redox каталізуються перехідними металами, а платина використовується для реакцій, що включають водень. Деякі катласти трапляються як прекаталізатори і в процесі реакції перетворюються на каталізатори. Типовим прикладом є каталізатор Вілкінсона - RhCl (PPh₃)₃ який втрачає один трифенілфосфіновий ліганд, каталізуючи реакцію.

Ферменти є кульовими білками і можуть складатися з 62 амінокислот (4-оксалокротонат) до розміру 2500 амінокислот (синтаза жирної кислоти). Існує також ферменти на основі РНК, які називаються рибозими. Ферменти є субстратними і зазвичай є більшими за їх субстрати. Лише невелика частина ферменту бере участь у ферментативній реакції. Активний сайт - це місце, де субстрати зв'язуються з ферментом для полегшення реакції. Інші фактори, такі як ко-фактори, прямі продукти тощо, також мають специфічні місця зв'язування ферменту. Ферменти складаються з довгих ланцюгів амінокислот, які складаються одна над одною, створюючи глобулярну структуру. Амінокислотна послідовність надає ферментам їх субстратну специфічність. Тепло і хімічні речовини можуть денатурировать фермент.

Відмінності в механізмі реакцій

І те й інше каталізаторів і ферменти знижують енергію активації реакції, тим самим збільшуючи її швидкість.

А каталізатор можуть мати позитивний характер (збільшення швидкості реакції) або негативний (зменшення швидкості реакції). Вони реагують з реагентами в хімічній реакції, щоб породжувати проміжні продукти, які врешті-решт виділяють продукт і регенерують каталізатор. Розглянемо реакцію, де
С є каталізатором
А і Б є реагентами і
П є Товаром.

А типова каталітична хімічна реакція міг би бути:

А + С → Змінного струму
Б + Змінного струму → ABC
ABC → ПК
ПК → П + С

Каталізатор регенерується на останній стадії, навіть незважаючи на те, що на проміжних стадіях він був інтегрований з реагентами.

Ферментативні реакції трапляються багатьма способами:

• Зниження енергії активації та створення стабільного перехідного стану зазвичай досягається викривленням форми підкладки.
• Зниження енергії перехідного стану без спотворення субстрату.
• Тимчасове утворення комплексу ферментного субстрату і тим самим забезпечує альтернативний шлях протікання реакції.
• Зменшення ентропії реакції.
• Підвищення температури.

Механізм ферментативної дії слід за індукованою моделлю прилягання, запропонованою Даніелем Кошлендом у 1958 р. Відповідно до цієї моделі субстрат формується в фермент, і можуть відбуватися невеликі зміни форми ферменту та субстрату, оскільки субстрат зв'язується в активному місці ферменту для утворення ферментного субстратного комплексу.

Приклади каталізаторних та ферментних реакцій

А каталітичний перетворювач використовується в автомобілях - це пристрій, який виводить гази, що спричиняють забруднення з автомобільних вихлопних систем. Платина та родій - це каталізатори, які тут розщеплюють небезпечні гази на нешкідливі. Наприклад, Оксид азоту перетворюється в азот і кисень за наявності невеликої кількості платини та родію.

Фермент амілаза сприяє травленню при перетворенні складного крохмалю на легкозасвоювану сахарозу.

Промислове застосування

Каталізатори використовуються в переробці енергії; виробництво сипучих хімікатів; дрібні хімічні речовини; у виробництві маргарину та в навколишньому середовищі, де вони відіграють критичну роль вільних радикалів хлору в руйнуванні озону.

Ферменти використовуються в харчовій обробці; дитяче харчування; пивоваріння; фруктові соки; молочне виробництво; крохмальна, паперова та біопалива; макіяж, чистка контактних лінз; каучук та фотографія та молекулярна біологія.

Список літератури

• Вікіпедія: Фермент
• Вікіпедія: Каталіз
• Інформація про ферменти - Наука уточнена