Katalizatorius prieš fermentą

Fermentai ir katalizatoriai abu turi įtakos reakcijos greičiui. Iš tikrųjų visi žinomi fermentai yra katalizatoriai, bet ne visi katalizatoriai yra fermentai. skirtumas tarp katalizatorių ir fermentų yra tai, kad fermentai iš esmės yra organinio pobūdžio ir yra biokatalizatoriai, tuo tarpu nefermentiniai katalizatoriai gali būti neorganiniai junginiai. Nei katalizatoriai, nei fermentai nėra naudojami reakcijose, kurias jie katalizuoja.

Dėl paprastumo, katalizatorius šiame straipsnyje nurodomi necenziniai katalizatoriai, skirti lengvai atskirti nuo fermentų.

Palyginimo diagrama

Skirtumai - panašumai - Katalizatoriaus ir fermento palyginimo lentelė

	Katalizatorius	Fermentas
Funkcija	Katalizatoriai yra medžiagos, kurios padidina arba sumažina cheminės reakcijos greitį, tačiau nesikeičia.	Fermentai yra baltymai, didinantys cheminių reakcijų, paverčiančių substratą į produktą, greitį.
Molekulinė masė	Mažos molekulinės masės junginiai.	Didelės molekulinės masės kamuoliniai baltymai.
Tipai	Yra du katalizatorių tipai - teigiami ir neigiami.	Yra dviejų tipų fermentai - aktyvinimo fermentai ir slopinamieji fermentai.
Gamta	Katalizatoriai yra paprastos neorganinės molekulės.	Fermentai yra sudėtingi baltymai.
Alternatyvūs terminai	Neorganinis katalizatorius.	Organinis arba biokatalizatorius.
Reakcijos greitis	Paprastai lėčiau	Kelis kartus greičiau
Specifiškumas	Jie nėra specifiniai, todėl likučius sukelia klaidų	Fermentai yra labai specifiniai ir sukuria didelį kiekį gerųjų likučių
Sąlygos	Aukšta temperatūra, slėgis	Silpnos sąlygos, fiziologinis pH ir temperatūra
C-C ir C-H jungtys	nėra	pateikti
Pavyzdys	vanadžio oksidas	amilazė, lipazė
Aktyvinimo energija	Sumažina	Sumažina

Turinys: katalizatorius prieš fermentą

• 1 Trumpa katalizatorių, fermentų ir katalizės istorija
• 2 Katalizatorių ir fermentų struktūra
• 3 Reakcijų mechanizmo skirtumai
• 4 Katalizatoriaus ir fermento reakcijų pavyzdžiai
• 5 Pramoninis pritaikymas
• 6 literatūros sąrašas

Trumpa katalizatorių, fermentų ir katalizės istorija

Katalizė reakcijos žmonėms buvo žinomos daugelį amžių, tačiau jie negalėjo paaiškinti įvykių, kuriuos matydavo aplink, pavyzdžiui, vyno fermentacijos į actą, duonos rauginimo ir pan. 1812 m. rusų chemikas Gottliebas Žygimantas Konstantinas Kirchhofas ištyrė suskaidymą. krakmolo į cukrų ar gliukozę verdančiame vandenyje, įlašinus kelis lašus koncentruotos sieros rūgšties. Sieros rūgštis po eksperimento nepakito ir ją buvo galima panaudoti. 1835 m. Švedų chemikas Jöns Jakob Berzelius pasiūlė pavadinimą „katalizė ' iš graikiško termino 'kata' reiškia žemyn ir 'lyein' reiškia prastesnę.

Supratę katalizės reakcijas, mokslininkai atrado daugybę reakcijų, kurios pakeitė greitį, esant katalizatoriai. Louisas Pasteuras atrado, kad yra tam tikras veiksnys, kuris katalizavo jo cukraus fermentacijos eksperimentus ir kuris buvo aktyvus tik gyvose ląstelėse. Vėliau 1878 m. Vokiečių fiziologas Wilhelmas Kühne'as šį faktorių pavadino „fermentu“. Fermentas kilęs iš graikų kalbos žodžio, reiškiančio „raugo“. 1897 m. Eduardas Buchneris fermentą, fermentuojantį sacharozę, pavadino zimaze. Jo eksperimentai taip pat įrodė, kad fermentai gali veikti ne gyvoje ląstelėje. Galų gale buvo nustatyta įvairių fermentų, katalizuojančių svarbias funkcijas, struktūra ir funkcijos.

Katalizatorių ir fermentų struktūra

A katalizatorius yra bet kuri medžiaga, galinti žymiai pakeisti cheminės reakcijos greitį. Taigi tai gali būti grynas elementas, pavyzdžiui, nikelis ar platina, grynas junginys, pavyzdžiui, silicio dioksidas, mangano dioksidas, ištirpinti jonai, pavyzdžiui, vario jonai, ar net mišinys, pavyzdžiui, geležies-molibdeno. Dažniausiai naudojami katalizatoriai yra protonų rūgštys hidrolizės reakcijoje. Redokso reakcijas katalizuoja pereinamieji metalai, o platina naudojama reakcijoms, susijusioms su vandeniliu. Kai kurie katalizatoriai įvyksta kaip katalizatoriai ir reakcijos metu virsta katalizatoriais. Tipiškas pavyzdys yra Wilkinsono katalizatorius - RhCl (PPh₃)₃ kuris praranda vieną trifenilfosfino ligandą katalizuodamas reakciją.

Fermentai yra kamuoliniai baltymai ir gali sudaryti iš 62 aminorūgščių (4-oksalokrotonato) iki 2500 aminorūgščių (riebalų rūgščių sintazės). Taip pat egzistuoja RNR pagrįsti fermentai, vadinami ribozimai. Fermentai yra specifiški substratui ir paprastai yra didesni už atitinkamus substratus. Tik nedidelė fermento dalis dalyvauja fermentinėje reakcijoje. Aktyviojoje vietoje substratai jungiasi prie fermento, kad palengvintų reakciją. Kiti veiksniai, tokie kaip kofaktoriai, tiesioginiai produktai ir kt., Taip pat turi specifines fermento jungimosi vietas. Fermentai yra sudaryti iš ilgų aminorūgščių grandinių, kurios sulankstomos viena ant kitos ir sukuria rutulinę struktūrą. Aminorūgščių seka suteikia fermentams jų substrato specifiškumą. Šiluma ir cheminės medžiagos gali denatūruoti fermentą.

Reakcijų mechanizmo skirtumai

Abu katalizatoriai ir fermentai sumažinkite reakcijos aktyvacijos energiją ir taip padidinkite jos greitį.

A katalizatorius gali būti teigiamos (didėja reakcijos greitis) arba neigiamas (mažėja reakcijos greitis) pobūdžio. Jie reaguoja su reagentais cheminėje reakcijoje, kad susidarytų tarpiniai produktai, kurie ilgainiui išskiria produktą ir regeneruoja katalizatorių. Apsvarstykite reakciją kur
C yra katalizatorius
A ir B yra reagentai ir
P yra produktas.

A tipinė katalitinė cheminė reakcija būtų:

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

Katalizatorius regeneruojamas paskutiniame etape, nors tarpiniuose etapuose jis buvo integruotas su reagentais.

Fermentinės reakcijos atsiranda įvairiais būdais:

• Sumažėja aktyvacijos energija ir atsiranda stabili pereinamojo laikotarpio būsena, paprastai pasiekiama iškreipiant pagrindo formą.
• Pereinamosios būsenos energijos sumažinimas neiškraipant substrato.
• Laikinas fermento substrato komplekso susidarymas ir tokiu būdu suteikiamas alternatyvus kelias reakcijai vykti.
• Sumažinti reakcijos entropiją.
• Pakilusi temperatūra.

Fermentinio veikimo mechanizmas atitinka indukuoto tinkamumo modelį, kurį 1958 m. Pasiūlė Danielis Koshlandas. Pagal šį modelį substratas yra suformuotas į fermentą ir fermente bei substrate gali būti nedideli formos pokyčiai, nes substratas jungiasi pats prie aktyviosios vietos. fermento, kad susidarytų fermento substrato kompleksas.

Katalizatoriaus ir fermento reakcijų pavyzdžiai

A katalizinis konverteris automobiliuose naudojamas įtaisas, kuris pašalina dujas, sukeliančias taršą iš automobilių išmetimo sistemų. Platina ir rodis yra čia naudojami katalizatoriai, kurie pavojingas dujas suskaido į nekenksmingas. Pvz. azoto oksidas paverčiamas azotu ir deguonimi, esant nedideliam kiekiui platinos ir rodžio.

Fermentas amilazė padeda virškinti sudėtingą krakmolą paverčiant lengviau virškinama sacharoze.

Pramoninis pritaikymas

Katalizatoriai yra naudojami perdirbant energiją; birių chemikalų gamyba; smulkios cheminės medžiagos; gaminant margariną ir aplinkoje, kur jie vaidina kritinį laisvųjų chloro radikalų vaidmenį skaidydami ozoną.

Fermentai yra naudojami maisto perdirbimui; kūdikių maistas; alaus darymas; vaisių sultys; pieno gamyba; krakmolo, popieriaus ir biokuro pramonė; makiažas, kontaktinių lęšių valymas; guma ir fotografija bei molekulinė biologija.

Nuorodos

• Vikipedija: Fermentas
• Vikipedija: katalizė
• Informacija apie fermentus - Mokslas patikslintas