Katalysator kontra enzym

enzymer och katalysatorer båda påverkar reaktionshastigheten. Faktum är att alla kända enzymer är katalysatorer, men inte alla katalysatorer är enzymer. De skillnad mellan katalysatorer och enzymer är att enzymerna i stor utsträckning är organiska i naturen och är biokatalysatorer, medan icke-enzymatiska katalysatorer kan vara oorganiska föreningar. Varken katalysatorer eller enzymer konsumeras i de reaktioner de katalyserar.

För enkelheten, katalysator I denna artikel avses icke-enzymatiska katalysatorer för att enkelt skilja sig från enzymer.

Jämförelsediagram

Katalysator kontra Enzym jämförelse diagram

	Katalysator	Enzym
Fungera	Katalysatorer är ämnen som ökar eller minskar graden av en kemisk reaktion men förblir oförändrade.	Enzymer är proteiner som ökar frekvensen av kemiska reaktioner som omvandlar substrat till produkt.
Molekylvikt	Föreningar med låg molekylvikt.	Globala proteiner med hög molekylvikt.
typer	Det finns två typer av katalysatorer - positiva och negativa katalysatorer.	Det finns två typer av enzymer - aktiveringsenzymer och hämmande enzymer.
Natur	Katalysatorer är enkla oorganiska molekyler.	Enzymer är komplexa proteiner.
Alternativa termer	Oorganisk katalysator.	Organisk katalysator eller biokatalysator.
Reaktionshastigheter	Typiskt långsammare	Flera gånger snabbare
specificitet	De är inte specifika och resulterar därför i att producera rester med fel	Enzymer är mycket specifika och producerar stor mängd goda rester
Betingelser	Högt temp, tryck	Milda förhållanden, fysiologiskt pH och temperatur
C-C och C-H bindningar	frånvarande	närvarande
Exempel	vanadinoxid	amylas, lipas
Aktiverings energi	Sänker det	Sänker det

Innehåll: Katalysator vs Enzym

• 1 En kort historia av katalysatorer, enzymer och katalys
• 2 Struktur av katalysatorer och enzymer
• 3 Skillnader i reaktionsmekanism
• 4 Exempel på katalysator- och enzym-hjälpade reaktioner
• 5 industriella applikationer
• 6 referenser

En kort historia av katalysatorer, enzymer och katalys

Katalys reaktioner har varit kända för människor i många århundraden men de kunde inte förklara de förekomster som de såg runt omkring dem som jäsning av vin till ättika, brödning av bröd etc. Det var år 1812 som ryska kemisten Gottlieb Sigismund Constantin Kirchhof studerade nedbrytningen av stärkelse till socker eller glukos i kokande vatten i närvaro av få droppar koncentrerad svavelsyra. Svavelsyran förblir oförändrad efter experimentet och kunde återvinnas. År 1835 föreslog svensk kemiker Jöns Jakob Berzelius namnet "katalys' från den grekiska termen, "kata" menande nere och "lyein" som betyder att lossna.

När katalysatorreaktioner förstod, upptäckte forskare många reaktioner som förändrade hastigheter i närvaro av katalysatorer. Louis Pasteur upptäckte att det fanns en faktor som katalyserade sina sockerfermenteringsexperiment och som endast var aktiv i levande celler. Denna faktor benämndes senare som "enzym" av tysk fysiolog Wilhelm Kühne år 1878. Enzym kommer från grekiskt ord som betyder "i sura". År 1897 namngav Eduard Buchner enzymet som fermenterade sackaros som zymas. Hans experiment visade också att enzymer kan fungera utanför en levande cell. Slutligen uppbyggdes och fungerade olika enzymer som upptäckte viktiga funktioner.

Struktur av katalysatorer och enzymer

en katalysator är något ämne som kan orsaka signifikanta förändringar i graden av en kemisk reaktion. Således kan det vara ett rent element som nickel eller platina, en ren förening som silika, mangandioxid, upplösta joner som kopparjoner eller till och med en blandning som järnmolybden. De vanligast använda katalysatorerna är protonsyror vid hydrolysreaktion. Redoxreaktioner katalyseras av övergångsmetaller och platina används för reaktioner som innefattar väte. Vissa katlagringar förekommer som förkatalysatorer och omvandlas till katalysatorer under reaktionsförloppet. Det typiska exemplet är det för Wilkinsons katalysator - RhCl (PPh₃)₃ som förlorar en trifenylfosfinligand under katalysering av reaktionen.

enzymer är globulära proteiner och kan bestå av 62 aminosyror (4-oxalokrotonat) till en storlek av 2500 aminosyror (fettsyrasyntas). Det finns också RNA-baserade enzymer som heter ribozymer. Enzymer är substratspecifika och är vanligtvis större än deras respektive substrat. Endast en liten del av ett enzym deltar i en enzymatisk reaktion. Den aktiva platsen är där substrat binder till enzym för att underlätta reaktionen. Andra faktorer som kofaktorer, direkta produkter etc har också specifika bindningsställen på enzym. Enzymer är gjorda av långa kedjor av aminosyror som viks över varandra vilket ger upphov till en globulär struktur. Aminosyrasekvensen ger enzymer sin substratspecificitet. Värme och kemikalier kan detaturera ett enzym.

Skillnader i reaktionsmekanism

Både katalysatorer och enzymer sänka aktiveringsenergin för en reaktion och därigenom öka dess hastighet.

en katalysator kan vara positiv (ökande reaktionshastighet) eller negativ (minskande reaktionshastighet) i naturen. De reagerar med reaktanter i en kemisk reaktion för att ge upphov till intermediärer som så småningom släpper ut produkten och regenererar katalysatorn. Tänk på en reaktion där
C är en katalysator
en och B är reaktanter och
P är produkten.

en typisk katalytisk kemisk reaktion skulle vara:

en + C → växelström
B + växelström → abc
abc → PC
PC → P + C

Katalysatorn regenereras i det sista steget, även om det i mellanliggande steg hade integrerats med reaktanter.

Enzymatiska reaktioner förekomma på många sätt:

• Sänkning av aktiveringsenergi och ge upphov till ett stabilt övergångstillstånd som vanligtvis uppnås genom att snedvrida formen av substratet.
• Sänkning av övergångstillståndsenergi utan att förvränga substratet.
• Midlertidig bildning av enzym-substratkomplex och därigenom åstadkommande av en alternativ väg för reaktion att fortsätta.
• Minskar reaktions entropi.
• Ökande temperatur.

Mekanismen för enzymatisk verkan följer den inducerade passformen som föreslagits av Daniel Koshland 1958. Enligt denna modell formas substratet i enzymet och det kan vara små förändringar i formen i enzym och substrat, eftersom substratet binder sig på det aktiva stället av enzym för att bilda enzym-substratkomplexet.

Exempel på katalysator- och enzym-hjälpade reaktioner

en katalytisk omvandlare används i bilar är en apparat som avlägsnar gaser som orsakar förorening från bilavgassystem. Platina och rhodium är de katalysatorer som används här som bryter ner farliga gaser i ofarliga. För t.ex. kväveoxid omvandlas till kväve och syre i närvaro av liten mängd platina och rhodium.

Enzymet amylas hjälpmedel vid uppslutning av omvandling av komplexstärkelse till lättare smältbar sackaros.

Industriella applikationer

katalysatorer används i energibearbetning bulkkemikalier produktion; finkemikalier; i produktionen av margarin och i miljön där de spelar en kritisk roll för klorfria radikaler vid nedbrytning av ozon.

enzymer används i livsmedelsförädling baby mat; bryggning; fruktjuicer; mjölkproduktion; stärkelse, pappers- och biobränsleindustrin; smink, rengöring av kontaktlinser; gummi och fotografi och molekylärbiologi.

referenser

• Wikipedia: Enzym
• Wikipedia: Katalys
• Enzyminformation - Vetenskapen klarad