Differenza tra catalizzatore ed enzima

Differenza principale - Catalizzatore vs Enzima

Catalizzatore ed enzima sono due sostanze che aumentano la velocità di una reazione senza essere cambiate dalla reazione. Esistono due tipi di catalizzatori come enzimi e catalizzatori inorganici. Gli enzimi sono un tipo di catalizzatori biologici. Il differenza principale tra catalizzatore ed enzima è quello catalizzatore è una sostanza che aumenta il tasso di una reazione chimica mentre l'enzima è una proteina globulare che può aumentare il tasso di reazioni biochimiche. I catalizzatori inorganici includono ioni minerali o piccole molecole. Al contrario, gli enzimi sono macromolecole complesse con strutture 3D. Gli enzimi sono specifici e funzionano in condizioni miti.

Aree chiave coperte

1. Cos'è un catalizzatore
      - Definizione, caratteristiche, esempi
2. Cos'è un enzima
      - Definizione, caratteristiche, esempi
3. Quali sono le somiglianze tra catalizzatore ed enzima
      - Profilo delle caratteristiche comuni
4. Qual è la differenza tra catalizzatore ed enzima
      - Confronto tra le principali differenze

Termini chiave: Energia di attivazione, reazioni biologiche, catalizzatore, reazioni chimiche, cofattori, enzima, catalizzatori inorganici, pH, velocità di reazione, temperatura

Cos'è un catalizzatore

Un catalizzatore è una sostanza che consente alle reazioni chimiche di verificarsi a velocità più elevata o in condizioni diverse. Tipicamente, per una reazione è richiesta una quantità molto piccola di catalizzatori. In generale, i catalizzatori diminuiscono l'energia di attivazione di una reazione introducendo una via alternativa alla reazione. I catalizzatori reagiscono con il substrato per formare un intermedio temporaneo a uno stato di bassa energia. I due tipi di catalizzatori sono catalizzatori ed enzimi inorganici. Viene mostrato l'effetto di un catalizzatore sull'energia di attivazione di una reazione Figura 1.

Figura 1: Effetto di un catalizzatore sull'energia di attivazione di una reazione

Catalizzatori inorganici

I catalizzatori inorganici possono essere un metallo di transizione o un ossido di metallo di transizione. I metalli di transizione sono costituiti da un'ampia specificità. Forniscono una superficie dell'area comoda alla reazione chimica che si verifica in diversi percorsi. Questo diverso percorso riduce l'energia di attivazione della reazione chimica. I catalizzatori metallici sono generalmente usati come polveri fini con una superficie più grande. I catalizzatori inorganici possono essere classificati in base alla natura della sostanza come catalizzatori omogenei e catalizzatori eterogenei.

Figura 2: ossido di vanadio (V)

I catalizzatori omogenei sono nella stessa fase con il suo substrato. Ad esempio, i substrati di fase gassosa sono catalizzati da catalizzatori di fase gassosi. I catalizzatori eterogenei non si trovano nella stessa fase dei substrati. Ad esempio, il ferro è un metallo usato per produrre ammoniaca da azoto e idrogeno. Il platino è usato per produrre acido nitrico dall'ammoniaca. L'ossido di vanadio (V) viene usato per produrre acido solforico. La polvere di ossido di vanadio (V) è indicata in figura 2.

Cos'è un enzima

Un enzima è una macromolecola biologica prodotta da organismi viventi per catalizzare la reazione biochimica all'interno della cellula alle temperature corporee. La funzione di un enzima è indispensabile per il mantenimento della vita. Tutta la reazione biochimica che si verifica negli organismi viventi dipende dai catalizzatori. Fino ad ora, l'azione di circa 4000 enzimi è ben nota. Gli enzimi agiscono in condizioni blande come la temperatura corporea e il pH. Catalizzano le reazioni di costruzione e scomposizione dei materiali all'interno degli organismi viventi. La funzione degli enzimi è altamente specifica. La maggior parte degli enzimi è costituita da proteine globulari ad alto peso molecolare. Le proteine globulari sono riorganizzate in complessi multiproteici. Alcuni enzimi richiedono l'assistenza di cofattori per la loro azione. I cofattori sono ioni inorganici come il Mg²⁺, Fe²⁺, Zn²⁺, e Mn²⁺ o piccole molecole organiche chiamate coenzimi. L'enzima può essere inibito o attivato dal legame dei cofattori con l'enzima.

Figura 3: Enzima glucosidase

Gli enzimi sono classificati in sei tipi in base al tipo di reazione catalizzata. Sono ossidoreduttasi, transferasi, liasi, idrolasi, ligasi e isomerasi. L'enzima glicosidasi, che converte il maltosio in due molecole di glucosio, è mostrato in figura 3.

Somiglianze tra catalizzatore ed enzima

Sia il catalizzatore che l'enzima aumentano la velocità di una reazione chimica abbassando l'energia di attivazione.
Sia il catalizzatore che l'enzima non sono modificati dalla reazione.
Sia il catalizzatore che l'enzima si legano temporaneamente ai loro substrati.
Il tasso di entrambe le reazioni in avanti e indietro è aumentato da catalizzatori ed enzimi.
Sia il catalizzatore che l'enzima non hanno alcun effetto sulla costante di equilibrio della reazione.

Differenza tra catalizzatore ed enzima

Definizione

Catalizzatore: Un catalizzatore è una sostanza che aumenta il tasso di una reazione chimica, senza subire alcun cambiamento chimico permanente.

Enzima: Un enzima è una molecola biologica prodotta da organismi viventi, che catalizza una specifica reazione biochimica alle temperature corporee.

Correlazione

Catalizzatore: Il catalizzatore può essere catalizzatori o enzimi inorganici.

Enzima: Gli enzimi sono un tipo di catalizzatore.

genere

Catalizzatore: I catalizzatori inorganici sono ioni minerali o piccole molecole.

Enzima: Gli enzimi sono proteine globulari.

Differenza di dimensioni

Catalizzatore: I catalizzatori inorganici hanno dimensioni simili alle molecole del substrato.

Enzima: Gli enzimi sono molto più grandi delle molecole del substrato.

Peso molecolare

Catalizzatore: I catalizzatori inorganici hanno un basso peso molecolare.

Enzima: Gli enzimi hanno un alto peso molecolare.

Azione

Catalizzatore: I catalizzatori inorganici agiscono sulle reazioni fisiche.

Enzima: Gli enzimi agiscono sulle reazioni biochimiche.

Efficienza

Catalizzatore: I catalizzatori inorganici sono meno efficienti.

Enzima: Gli enzimi sono altamente efficienti.

Specificità

Catalizzatore: I catalizzatori inorganici possono aumentare il tasso di una serie diversa di reazioni.

Enzima: Gli enzimi possono solo aumentare il tasso di una reazione specifica.

Molecole di regolatore

Catalizzatore: La funzione dei catalizzatori inorganici non è controllata dalle molecole del regolatore.

Enzima: La funzione degli enzimi può essere regolata dal legame delle molecole del regolatore con l'enzima.

Temperatura

Catalizzatore: I catalizzatori inorganici funzionano a temperature elevate. Non sono sensibili ai piccoli cambiamenti di temperatura.

Enzima: Gli enzimi funzionano a una temperatura specifica. A basse temperature, sono inattivi e alle alte temperature vengono denaturati.

pH

Catalizzatore: I catalizzatori inorganici non sono sensibili ai piccoli cambiamenti nel pH.

enzimi: Gli enzimi funzionano solo a un intervallo specifico di pH.

Pressione

Catalizzatore: Tipicamente, i catalizzatori inorganici funzionano ad alta pressione.

Enzima: Gli enzimi funzionano a pressione normale.

Veleno proteico

Catalizzatore: I veleni proteici non hanno alcun effetto sui catalizzatori inorganici.

enzimi: Gli enzimi possono essere avvelenati da veleni proteici.

Radiazione a onda corta

Catalizzatore: Le radiazioni a onde corte non hanno alcuna influenza sui catalizzatori inorganici.

enzimi: Gli enzimi possono essere denaturati dalle radiazioni a onde corte.

Esempi

Catalizzatore: L'ossido di vanadio (V), il ferro e il platino sono esempi di catalizzatori inorganici.

Enzima: Amilasi, lipasi, glucosio-6-fosfatasi, alcol deidrogenasi e aminotransferasi sono gli esempi di enzimi.

Conclusione

Catalizzatore ed enzima sono sostanze che aumentano la velocità di una reazione chimica abbassando l'energia di attivazione. Tuttavia, non sono influenzati o modificati dalla reazione. I catalizzatori possono essere catalizzatori o enzimi inorganici. I catalizzatori inorganici sono ioni metallici o piccole molecole, che catalizzano le reazioni chimiche dagli organismi viventi. Gli enzimi sono macromolecole biologiche, che catalizzano specifiche reazioni biochimiche all'interno degli organismi viventi. Gli enzimi funzionano solo in condizioni miti. La principale differenza tra catalizzatore ed enzima è la forma dei catalizzatori, substrati e la loro modalità di reazioni catalizzanti.

Riferimento:

1. "Che cos'è un catalizzatore?" Chimica scolastica, disponibile qui. Accesso 18 agosto 2017.
2. "Cos'è un enzima?" A proposito di enzimi | AMANO, disponibile qui. Accesso 18 agosto 2017.
3. Phillips, Theresa. "Definizione della struttura e della funzione enzimatica." La bilancia, disponibile qui. Accesso 18 agosto 2017.

Cortesia dell'immagine:

1. "CatalysisScheme" di Nessun autore leggibile a macchina fornito. Smokefoot ipotizzato. Assunzione del proprio lavoro (basato su rivendicazioni di copyright) (dominio pubblico) tramite Commons Wikimedia
2. "Polvere di pentossido di vanadio" di W. Oelen - (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
3. "Enzima glucosidasi" di Thomas Shafee - Opera propria (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia

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