Katalizator proti Encimu

Encimi in katalizatorji oboje vpliva na hitrost reakcije. V resnici so vsi znani encimi katalizatorji, vendar niso vsi katalizatorji encimi. The razlika med katalizatorji in encimi je, da so encimi v veliki meri organske narave in so bio katalizatorji, neenzimski katalizatorji pa so lahko anorganske spojine. V reakcijah, ki jih katalizirajo, se ne porabijo niti katalizatorji niti encimi.

Za preprostost, katalizator v tem članku se nanaša na neenzimske katalizatorje, ki jih je enostavno ločiti od encimov.

Primerjalna tabela

Razlike - podobnosti - Primerjalna tabela Katalizator proti Encimu

	Katalizator	Encim
Funkcija	Katalizatorji so snovi, ki povečajo ali zmanjšajo hitrost kemične reakcije, vendar ostanejo nespremenjene.	Encimi so beljakovine, ki povečajo hitrost kemičnih reakcij, ki substrat pretvorijo v izdelek.
Molekularna teža	Spoj z nizko molekulsko maso.	Globularne beljakovine z visoko molekulsko maso.
Vrste	Obstajata dve vrsti katalizatorjev - pozitivni in negativni katalizatorji.	Obstajata dve vrsti encimov - encimi za aktivacijo in zaviralni encimi.
Narava	Katalizatorji so preproste anorganske molekule.	Encimi so kompleksni proteini.
Nadomestni izrazi	Anorganski katalizator.	Organski katalizator ali bio katalizator.
Reakcijske stopnje	Običajno počasneje	Nekajkrat hitreje
Specifičnost	Niso specifični in zato na koncu ustvarijo ostanke z napakami	Encimi so zelo specifični, da tvorijo veliko količino dobrih ostankov
Pogoji	Visoka temperatura, tlak	Blaga stanja, fiziološki pH in temperatura
C-C in C-H vezi	odsoten	sedanjost
Primer	vanadijev oksid	amilaza, lipaza
Aktivacijska energija	Obožuje	Obožuje

Vsebina: Katalizator proti Encimu

• 1 Kratka zgodovina katalizatorjev, encima in katalize
• 2 Struktura katalizatorjev in encimov
• 3 Razlike v mehanizmu reakcij
• 4 Primeri reakcij, ki jih podpira katalizator in encim
• 5 Industrijske uporabe
• 6 Reference

Kratka zgodovina katalizatorjev, encima in katalize

Kataliza reakcije so bile znane ljudem že več stoletij, vendar niso znali razložiti dogodkov, ki so jih videli okoli sebe, kot so fermentacija vina v kis, kisanje kruha itd. Leta 1812 je ruski kemik Gottlieb Sigismund Constantin Kirchhof proučeval razpad škroba v sladkor ali glukozo v vreli vodi v prisotnosti nekaj kapljic koncentrirane žveplove kisline. Žveplova kislina je po poskusu ostala nespremenjena in jo je bilo mogoče obnoviti. Leta 1835 je švedski kemik Jöns Jakob Berzelius predlagal ime "kataliza " iz grškega izraza 'kata', kar pomeni navzdol in 'lyein', kar pomeni popustiti.

Ko so razumeli reakcije katalize, so znanstveniki odkrili številne reakcije, ki so spremenile hitrost v prisotnosti katalizatorji. Louis Pasteur je odkril, da obstaja neki dejavnik, ki je kataliziral njegove poskuse fermentacije sladkorja in je bil dejaven le v živih celicah. Ta dejavnik je nemški fiziolog Wilhelm Kühne leta 1878 imenoval "encim". Encim izhaja iz grške besede, ki pomeni 'v kvasu'. Leta 1897 je Eduard Buchner encim, ki fermentira saharozo, imenoval zimaza. Njegovi poskusi so tudi dokazali, da lahko encimi delujejo zunaj žive celice. Sčasoma so odkrili strukturo in delovanje različnih encimov, ki katalizirajo pomembne funkcije.

Struktura katalizatorjev in encimov

A katalizator je vsaka snov, ki lahko povzroči pomembne spremembe hitrosti kemične reakcije. Tako je lahko čisti element, kot je nikelj ali platina, čista spojina, kot so silicijev dioksid, mangan-dioksid, raztopljeni ioni kot bakrovi ioni ali celo zmes kot železo-molibden. Najpogosteje uporabljeni katalizatorji so protonske kisline v reakciji hidrolize. Reakcije redoksa katalizirajo prehodne kovine, platina pa se uporablja za reakcije, ki vključujejo vodik. Nekateri katalisti se pojavljajo kot prekatalizatorji in se med reakcijo pretvorijo v katalizatorje. Značilen primer je Wilkinsonov katalizator - RhCl (PPh₃)₃ ki ob kataliziranju reakcije izgubi en trifenilfosfinski ligand.

Encimi so globularne beljakovine in lahko vsebujejo 62 aminokislin (4-oksalokrotonat) do velikosti 2500 aminokislin (sintaza maščobne kisline). Obstajajo tudi encimi, ki temeljijo na RNA, imenovani ribocimi. Encimi so specifični za substrat in so običajno večji od njihovih substratov. Le majhen del encima sodeluje v encimski reakciji. Aktivno mesto je mesto, kjer se substrati vežejo na encim, da olajšajo reakcijo. Drugi dejavniki, kot so faktorji, neposredni produkti itd., Imajo tudi specifična mesta vezave na encim. Encimi so sestavljeni iz dolgih verig aminokislin, ki se zložijo druga ob drugo, kar povzroči kroglično strukturo. Zaporedje aminokislin daje encimom njihovo substratno specifičnost. Toplota in kemikalije lahko denaturirajo encim.

Razlike v mehanizmu reakcij

Oboje katalizatorji in encimi znižajte aktivacijsko energijo reakcije in s tem povečate njeno hitrost.

A katalizator so lahko v naravi pozitivne (naraščajoča hitrost reakcije) ali negativne (padajoče hitrosti reakcije). S kemičnimi reakcijami reagirajo z reaktanti, tako da nastanejo intermediat, ki sčasoma izdelek sprosti in regenerira katalizator. Razmislite o reakciji, kje
C je katalizator
A in B so reaktanti in
P je izdelek.

A značilna katalitična kemijska reakcija bi bilo:

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

Katalizator se v zadnjem koraku regenerira, čeprav je bil v vmesnih korakih integriran z reaktanti.

Encimatske reakcije se pojavljajo na več načinov:

• Znižanje aktivacijske energije in ustvarjanje stabilnega prehodnega stanja se običajno doseže z izkrivljanjem oblike podlage.
• Znižanje energije prehodnega stanja brez izkrivljanja podlage.
• Začasna tvorba encimskega substratnega kompleksa in s tem zagotovitev nadomestne poti za nadaljevanje reakcije.
• Zmanjšanje reakcijske entropije.
• Povišanje temperature.

Mehanizem encimskega delovanja sledi vzorčenemu modelu fit, kot ga je predlagal Daniel Koshland leta 1958. Po tem modelu se substrat vtisne v encim in lahko pride do majhnih sprememb v obliki encima in substrata, ko se substrat veže na aktivnem mestu encima, da tvori encimski substratni kompleks.

Primeri reakcij, ki jih podpira katalizator in encim

A katalizator v avtomobilih je naprava, ki odstranjuje pline, ki povzročajo onesnaženje iz avtomobilskih izpušnih sistemov. Platinum in rodij sta tu uporabljena katalizatorja, ki razpadata nevarne pline na neškodljive. Na primer dušikov oksid se pretvori v dušik in kisik v prisotnosti majhne količine platine in rodija.

Encim amilaza pomaga pri prebavi pretvorbe kompleksnega škroba v lažje prebavljiv saharozo.

Industrijske aplikacije

Katalizatorji se uporabljajo pri predelavi energije; proizvodnja razsutih kemikalij; fine kemikalije; pri proizvodnji margarine in v okolju, kjer igrajo kritično vlogo prostih radikalov klora pri razpadu ozona.

Encimi se uporabljajo pri predelavi hrane; otroška hrana; pivovarstvo; sadni sokovi; proizvodnja mleka; industrija škroba, papirja in biogoriva; ličenje, čiščenje kontaktnih leč; guma in fotografija ter molekularna biologija.

Reference

• Wikipedija: Encim
• Wikipedija: Kataliza
• Informacije o encimih - Razjasnjena znanost