Catalizzatore vs. Enzima

enzimi e catalizzatori entrambi influenzano la velocità di una reazione. In effetti, tutti gli enzimi noti sono catalizzatori, ma non tutti i catalizzatori sono enzimi. Il differenza tra catalizzatori ed enzimi è che gli enzimi sono in gran parte di natura organica e sono biocatalizzatori, mentre i catalizzatori non enzimatici possono essere composti inorganici. Né i catalizzatori né gli enzimi sono consumati nelle reazioni che catalizzano.

Per semplicità, catalizzatore in questo articolo si riferisce ai catalizzatori non enzimatici per differenziarsi facilmente dagli enzimi.

Grafico comparativo

Tabella di confronto tra catalizzatore e enzima

	Catalizzatore	Enzima
Funzione	I catalizzatori sono sostanze che aumentano o diminuiscono il tasso di una reazione chimica ma rimangono invariati.	Gli enzimi sono proteine ​​che aumentano il tasso di reazioni chimiche convertendo il substrato in prodotto.
Peso molecolare	Composti a basso peso molecolare.	Proteine ​​globulari ad alto peso molecolare.
tipi	Esistono due tipi di catalizzatori: catalizzatori positivi e negativi.	Esistono due tipi di enzimi: enzimi di attivazione e enzimi inibitori.
Natura	I catalizzatori sono molecole inorganiche semplici.	Gli enzimi sono proteine ​​complesse.
Termini alternativi	Catalizzatore inorganico.	Catalizzatore organico o bio catalizzatore.
Tassi di reazione	Di solito più lento	Più volte più veloce
Specificità	Non sono specifici e quindi finiscono per produrre residui con errori	Gli enzimi sono altamente specifici e producono una grande quantità di buoni residui
condizioni	Alta temperatura, pressione	Condizioni lievi, pH fisiologico e temperatura
Legami C-C e C-H	assente	presente
Esempio	ossido di vanadio	amilasi, lipasi
Energia di attivazione	Lo abbassa	Lo abbassa

Contenuto: catalizzatore vs enzima

• 1 Una breve storia di catalizzatori, enzimi e catalisi
• 2 Struttura di catalizzatori ed enzimi
• 3 Differenze nel meccanismo delle reazioni
• 4 Esempi di reazioni supportate da catalizzatore ed enzima
• 5 applicazioni industriali
• 6 riferimenti

Una breve storia di catalizzatori, enzimi e catalisi

Catalisi Le reazioni sono note all'uomo da molti secoli, ma non erano in grado di spiegare gli eventi che stavano vedendo intorno a loro come la fermentazione del vino nell'aceto, la lievitazione del pane, ecc. Fu nel 1812 che il chimico russo Gottlieb Sigismund Constantin Kirchhof studiò il guasto di amido in zucchero o glucosio in acqua bollente in presenza di poche gocce di acido solforico concentrato. L'acido solforico è rimasto invariato dopo l'esperimento e potrebbe essere recuperato. Nel 1835 il chimico svedese Jöns Jakob Berzelius propose il nome "catalisi' dal termine greco, "kata" significa "down" e "lyein" significa "allentare".

Una volta comprese le reazioni di catalisi, gli scienziati hanno scoperto molte reazioni che hanno cambiato i tassi in presenza di catalizzatori. Louis Pasteur scoprì che c'era un fattore che catalizzava i suoi esperimenti sulla fermentazione dello zucchero e che era attivo solo nelle cellule viventi. Questo fattore fu in seguito definito come "enzima" dal fisiologo tedesco Wilhelm Kühne nel 1878. Enzima deriva dalla parola greca che significa "in lievito". Nel 1897, Eduard Buchner chiamò l'enzima che ha fermentato il saccarosio come zymase. I suoi esperimenti dimostrarono anche che gli enzimi potevano funzionare fuori da una cellula vivente. Alla fine sono stati scoperti la struttura e la funzione di vari enzimi che catalizzano importanti funzioni.

Struttura di catalizzatori ed enzimi

UN catalizzatore è una sostanza che può causare alterazioni significative della velocità di una reazione chimica. Quindi potrebbe essere un elemento puro come il nichel o il platino, un composto puro come silice, biossido di manganese, ioni disciolti come ioni di rame o persino una miscela come ferro-molibdeno. I catalizzatori più comunemente utilizzati sono gli acidi protonici nella reazione di idrolisi. Le reazioni redox sono catalizzate dai metalli di transizione e il platino è usato per le reazioni che coinvolgono l'idrogeno. Alcuni catarsi si verificano come precatalizzatori e vengono convertiti in catalizzatori nel corso della reazione. L'esempio tipico è quello del catalizzatore di Wilkinson - RhCl (PPh₃)₃ che perde un ligando di trifenilfosfina mentre catalizza la reazione.

enzimi sono proteine ​​globulari e possono essere costituite da 62 amminoacidi (4-ossalocrotonato) fino a una dimensione di 2.500 amminoacidi (acido grasso sintasi). Esistono anche enzimi basati su RNA chiamati ribozimi. Gli enzimi sono specifici del substrato e in genere sono più grandi dei rispettivi substrati. Solo una piccola parte di un enzima partecipa a una reazione enzimatica. Il sito attivo è dove i substrati si legano all'enzima per facilitare la reazione. Altri fattori come fattori concomitanti, prodotti diretti, ecc. Hanno anche siti di legame specifici sull'enzima. Gli enzimi sono fatti di lunghe catene di amminoacidi che si piegano uno sull'altro dando origine a una struttura globulare. La sequenza di amminoacidi dà agli enzimi la loro specificità di substrato. Il calore e il prodotto chimico possono denaturare un enzima.

Differenze nel meccanismo delle reazioni

Tutti e due catalizzatori e enzimi abbassare l'energia di attivazione di una reazione aumentando così la sua velocità.

UN catalizzatore può essere positivo (aumento della velocità di reazione) o negativo (diminuzione della velocità di reazione) in natura. Reagiscono con i reagenti in una reazione chimica per dare origine a prodotti intermedi che alla fine rilasciano il prodotto e rigenerano il catalizzatore. Considera una reazione dove
C è un catalizzatore
UN e B sono reagenti e
P è il prodotto.

UN tipica reazione chimica catalitica sarebbe:

UN + C → corrente alternata
B + corrente alternata → ABC
ABC → PC
PC → P + C

Il catalizzatore viene rigenerato nell'ultima fase, anche se nei passaggi intermedi che aveva integrato con i reagenti.

Reazioni enzimatiche si verificano in molti modi:

• Abbassare l'energia di attivazione e dare origine a uno stato di transizione stabile solitamente ottenuto distorcendo la forma del substrato.
• Abbassamento dell'energia dello stato di transizione senza distorsione del substrato.
• Formazione temporanea del complesso del substrato enzimatico e quindi fornendo una via alternativa per la reazione a procedere.
• Ridurre l'entropia della reazione.
• Aumento della temperatura.

Il meccanismo dell'azione enzimatica segue il modello di adattamento indotto come suggerito da Daniel Koshland nel 1958. Secondo questo modello, il substrato è modellato nell'enzima e possono esserci lievi variazioni di forma nell'enzima e nel substrato quando il substrato si lega al sito attivo di enzima per formare il complesso del substrato enzimatico.

Esempi di reazioni supportate da catalizzatore ed enzima

UN catalizzatore utilizzato in auto è un dispositivo che rimuove i gas che causano inquinamento dai sistemi di scarico delle auto. Il platino e il rodio sono i catalizzatori qui usati che abbattono i gas pericolosi in quelli innocui. Ad es. l'ossido di azoto viene convertito in azoto e ossigeno in presenza di una piccola quantità di platino e rodio.

L'enzima amilasi aiuta nella digestione della conversione dell'amido complesso in saccarosio più facilmente digeribile.

Applicazioni industriali

catalizzatori sono utilizzati nel trattamento dell'energia; produzione di prodotti chimici sfusi; prodotti chimici fini; nella produzione di margarina e nell'ambiente in cui svolgono un ruolo critico dei radicali liberi del cloro nella scomposizione dell'ozono.

enzimi sono utilizzati nella trasformazione alimentare; alimenti per l'infanzia; birra; succhi di frutta; produzione casearia; industria dell'amido, della carta e dei biocarburanti; trucco, pulizia delle lenti a contatto; gomma e fotografia e biologia molecolare.

Riferimenti

• Wikipedia: enzima
• Wikipedia: catalisi
• Informazioni sugli enzimi - Scienza chiarita