Διαφορά μεταξύ καταλύτη και ενζύμου

Κύρια διαφορά – Καταλύτης έναντι ενζύμου

Ο καταλύτης και το ένζυμο είναι δύο ουσίες που αυξάνουν τον ρυθμό μιας αντίδρασης χωρίς να μεταβάλλονται από την αντίδραση. Υπάρχουν δύο τύποι καταλυτών ως ένζυμα και ανόργανοι καταλύτες. Τα ένζυμα είναι ένας τύπος βιολογικών καταλυτών. Η κύρια διαφορά μεταξύ καταλύτη και ενζύμου είναι ότι ο καταλύτης είναι μια ουσία που αυξάνει τον ρυθμό μιας χημικής αντίδρασης ενώ το ένζυμο είναι μια σφαιρική πρωτεΐνη που μπορεί να αυξήσει τον ρυθμό των βιοχημικών αντιδράσεων . Οι ανόργανοι καταλύτες περιλαμβάνουν ορυκτά ιόντα ή μικρά μόρια. Αντίθετα, τα ένζυμα είναι πολύπλοκα μακρομόρια με τρισδιάστατες δομές. Τα ένζυμα είναι συγκεκριμένα και λειτουργούν σε ήπιες συνθήκες.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι Καταλύτης
      – Ορισμός, Χαρακτηριστικά, Παραδείγματα
2. Τι είναι το Ένζυμο
      – Ορισμός, Χαρακτηριστικά, Παραδείγματα
3. Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ καταλύτη και ενζύμου
      – Περίληψη κοινών χαρακτηριστικών
4. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ καταλύτη και ενζύμου
      – Σύγκριση βασικών διαφορών

Βασικοί όροι:Ενέργεια ενεργοποίησης, βιολογικές αντιδράσεις, καταλύτης, χημικές αντιδράσεις, συμπαράγοντες, ένζυμα, ανόργανοι καταλύτες, pH, ρυθμός αντίδρασης, θερμοκρασία

Τι είναι ο Καταλύτης

Ο καταλύτης είναι μια ουσία που επιτρέπει τις χημικές αντιδράσεις να συμβαίνουν είτε με ταχύτερο ρυθμό είτε υπό διαφορετικές συνθήκες. Τυπικά, απαιτείται πολύ μικρή ποσότητα καταλυτών για μια αντίδραση. Γενικά, οι καταλύτες μειώνουν την ενέργεια ενεργοποίησης μιας αντίδρασης εισάγοντας μια εναλλακτική οδό στην αντίδραση. Οι καταλύτες αντιδρούν με το υπόστρωμα για να σχηματίσουν ένα προσωρινό ενδιάμεσο σε κατάσταση χαμηλής ενέργειας. Οι δύο τύποι καταλυτών είναι οι ανόργανοι καταλύτες και τα ένζυμα. Η επίδραση ενός καταλύτη στην ενέργεια ενεργοποίησης μιας αντίδρασης φαίνεται στο σχήμα 1 .

Εικόνα 1:Επίδραση ενός καταλύτη στην ενέργεια ενεργοποίησης μιας αντίδρασης

Ανόργανοι καταλύτες

Οι ανόργανοι καταλύτες μπορεί να είναι είτε μέταλλο μετάπτωσης είτε οξείδιο μετάλλου μεταπτώσεως. Τα μέταλλα μεταπτώσεως αποτελούνται από μια ευρεία εξειδίκευση. Παρέχουν μια βολική επιφάνεια επιφάνειας για να συμβεί η χημική αντίδραση σε διαφορετικές οδούς. Αυτή η διαφορετική διαδρομή μειώνει την ενέργεια ενεργοποίησης της χημικής αντίδρασης. Οι μεταλλικοί καταλύτες χρησιμοποιούνται γενικά ως λεπτές σκόνες με μεγαλύτερη επιφάνεια. Οι ανόργανοι καταλύτες μπορούν να ταξινομηθούν με βάση τη φύση της ουσίας ως ομοιογενείς καταλύτες και ετερογενείς καταλύτες.

Εικόνα 2:Οξείδιο βαναδίου (V)

Οι ομοιογενείς καταλύτες βρίσκονται στην ίδια φάση με το υπόστρωμά του. Για παράδειγμα, τα υποστρώματα αέριας φάσης καταλύονται από καταλύτες αέριας φάσης. Οι ετερογενείς καταλύτες δεν βρίσκονται στην ίδια φάση με τα υποστρώματα. Για παράδειγμα, ο σίδηρος είναι ένα μέταλλο που χρησιμοποιείται για την παραγωγή αμμωνίας από άζωτο και υδρογόνο. Η πλατίνα χρησιμοποιείται για την παραγωγή νιτρικού οξέος από αμμωνία. Το οξείδιο του βαναδίου (V) χρησιμοποιείται για την παραγωγή θειικού οξέος. Η σκόνη οξειδίου του βαναδίου (V) φαίνεται στο σχήμα 2 .

Τι είναι ένα Ένζυμο

Ένα ένζυμο είναι ένα βιολογικό μακρομόριο που παράγεται από ζωντανούς οργανισμούς για να καταλύει τη βιοχημική αντίδραση μέσα στο κύτταρο σε θερμοκρασίες σώματος. Η λειτουργία ενός ενζύμου είναι απαραίτητη για τη διατήρηση της ζωής. Όλες οι βιοχημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν σε ζωντανούς οργανισμούς εξαρτώνται από τους καταλύτες. Μέχρι τώρα, η δράση περίπου 4.000 ενζύμων είναι γνωστή. Τα ένζυμα δρουν σε ήπιες συνθήκες όπως η θερμοκρασία του σώματος και το pH. Καταλύουν τις αντιδράσεις δόμησης και διάσπασης υλικών μέσα στους ζωντανούς οργανισμούς. Η λειτουργία των ενζύμων είναι εξαιρετικά ειδική. Τα περισσότερα από τα ένζυμα αποτελούνται από σφαιρικές πρωτεΐνες με υψηλά μοριακά βάρη. Οι σφαιρικές πρωτεΐνες αναδιατάσσονται σε σύμπλοκα πολλαπλών πρωτεϊνών. Ορισμένα ένζυμα απαιτούν τη βοήθεια συμπαραγόντων για τη δράση τους. Οι συμπαράγοντες είναι ανόργανα ιόντα όπως Mg, Fe, Zn και Mn ή μικρά οργανικά μόρια που ονομάζονται συνένζυμα. Το ένζυμο μπορεί να ανασταλεί ή να ενεργοποιηθεί με τη δέσμευση συμπαραγόντων στο ένζυμο.

Εικόνα 3:Ένζυμο γλυκοσιδάσης

Τα ένζυμα ταξινομούνται σε έξι τύπους με βάση τον τύπο της αντίδρασης που καταλύουν. Είναι οξειδορεδουκτάσες, τρανσφεράσες, λυάσες, υδρολάσες, λιγάσες και ισομεράσες. Το ένζυμο γλυκοσιδάση, το οποίο μετατρέπει τη μαλτόζη σε δύο μόρια γλυκόζης, φαίνεται στην εικόνα 3 .

Similarities Between Catalyst and Enzyme

• Τόσο ο καταλύτης όσο και το ένζυμο αυξάνουν τον ρυθμό μιας χημικής αντίδρασης μειώνοντας την ενέργεια ενεργοποίησης.
• Τόσο ο καταλύτης όσο και το ένζυμο δεν αλλάζουν από την αντίδραση.
• Τόσο ο καταλύτης όσο και το ένζυμο συνδέονται προσωρινά στα υποστρώματά τους.
• Ο ρυθμός των αντιδράσεων προς τα εμπρός και προς τα πίσω αυξάνεται από καταλύτες και ένζυμα.
• Τόσο ο καταλύτης όσο και το ένζυμο δεν έχουν καμία επίδραση στη σταθερά ισορροπίας της αντίδρασης.

Διαφορά μεταξύ καταλύτη και ενζύμου

Ορισμός

Καταλύτης: Ο καταλύτης είναι μια ουσία που αυξάνει τον ρυθμό μιας χημικής αντίδρασης, χωρίς να υφίσταται καμία μόνιμη χημική αλλαγή.

Ένζυμο: Ένα ένζυμο είναι ένα βιολογικό μόριο που παράγεται από ζωντανούς οργανισμούς, το οποίο καταλύει μια συγκεκριμένη βιοχημική αντίδραση στις θερμοκρασίες του σώματος.

Συσχετισμός

Καταλύτης: Ο καταλύτης μπορεί να είναι είτε ανόργανοι καταλύτες είτε ένζυμα.

Ένζυμο: Τα ένζυμα είναι ένας τύπος καταλύτη.

Πληκτρολογήστε

Καταλύτης: Οι ανόργανοι καταλύτες είναι ορυκτά ιόντα ή μικρά μόρια.

Ένζυμο: Τα ένζυμα είναι σφαιρικές πρωτεΐνες.

Διαφορά μεγέθους

Καταλύτης:  Οι ανόργανοι καταλύτες είναι παρόμοιοι σε μέγεθος με τα μόρια του υποστρώματος.

Ένζυμο: Τα ένζυμα είναι αρκετά μεγαλύτερα από τα μόρια του υποστρώματος.

Μοριακό βάρος

Καταλύτης: Οι ανόργανοι καταλύτες έχουν χαμηλό μοριακό βάρος.

Ένζυμο: Τα ένζυμα έχουν υψηλό μοριακό βάρος.

Ενέργεια

Καταλύτης: Οι ανόργανοι καταλύτες δρουν σε φυσικές αντιδράσεις.

Ένζυμο: Τα ένζυμα δρουν στις βιοχημικές αντιδράσεις.

Αποτελεσματικότητα

Καταλύτης: Οι ανόργανοι καταλύτες είναι λιγότερο αποδοτικοί.

Ένζυμο: Τα ένζυμα είναι εξαιρετικά αποτελεσματικά.

Ειδικότητα

Καταλύτης: Οι ανόργανοι καταλύτες μπορούν να αυξήσουν τον ρυθμό ενός διαφορετικού συνόλου αντιδράσεων.

Ένζυμο: Τα ένζυμα μπορούν να αυξήσουν μόνο τον ρυθμό μιας συγκεκριμένης αντίδρασης.

Ρυθμιστικά μόρια

Καταλύτης: Η λειτουργία των ανόργανων καταλυτών δεν ελέγχεται από ρυθμιστικά μόρια.

Ένζυμο: Η λειτουργία των ενζύμων μπορεί να ρυθμιστεί με τη σύνδεση των ρυθμιστικών μορίων με το ένζυμο.

Θερμοκρασία

Καταλύτης: Οι ανόργανοι καταλύτες λειτουργούν σε υψηλές θερμοκρασίες. Δεν είναι ευαίσθητα σε μικρές αλλαγές θερμοκρασίας.

Ένζυμο: Τα ένζυμα λειτουργούν σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία. Σε χαμηλές θερμοκρασίες, είναι ανενεργά και σε υψηλές θερμοκρασίες, μετουσιώνονται.

pH

Καταλύτης: Οι ανόργανοι καταλύτες δεν είναι ευαίσθητοι σε μικρές αλλαγές στο pH.

Ένζυμα: Τα ένζυμα λειτουργούν μόνο σε ένα συγκεκριμένο εύρος pH.

Πίεση

Καταλύτης: Συνήθως, οι ανόργανοι καταλύτες λειτουργούν σε υψηλή πίεση.

Ένζυμο: Τα ένζυμα λειτουργούν σε κανονική πίεση.

Δηλητήρια πρωτεΐνης

Καταλύτης: Τα πρωτεϊνικά δηλητήρια δεν έχουν καμία επίδραση στους ανόργανους καταλύτες.

Ένζυμα: Τα ένζυμα μπορούν να δηλητηριαστούν από δηλητήρια πρωτεΐνης.

Ακτινοβολία βραχέων κυμάτων

Καταλύτης: Οι ακτινοβολίες βραχέων κυμάτων δεν έχουν καμία επίδραση στους ανόργανους καταλύτες.

Ένζυμα: Τα ένζυμα μπορούν να μετουσιωθούν από ακτινοβολίες βραχέων κυμάτων.

Παραδείγματα

Καταλύτης: Το οξείδιο του βαναδίου (V), ο σίδηρος και η πλατίνα είναι παραδείγματα ανόργανων καταλυτών.

Ένζυμο: Η αμυλάση, η λιπάση, η γλυκόζη-6-φωσφατάση, η αλκοολική αφυδρογονάση και οι αμινοτρανσφεράσες είναι τα παραδείγματα ενζύμων.

Συμπέρασμα

Ο καταλύτης και το ένζυμο είναι ουσίες που αυξάνουν τον ρυθμό μιας χημικής αντίδρασης μειώνοντας την ενέργεια ενεργοποίησης. Ωστόσο, δεν επηρεάζονται ούτε αλλάζουν από την αντίδραση. Οι καταλύτες μπορεί να είναι είτε ανόργανοι καταλύτες είτε ένζυμα. Οι ανόργανοι καταλύτες είναι ιόντα μετάλλων ή μικρά μόρια, τα οποία καταλύουν τις χημικές αντιδράσεις από τους ζωντανούς οργανισμούς. Τα ένζυμα είναι βιολογικά μακρομόρια, τα οποία καταλύουν συγκεκριμένες βιοχημικές αντιδράσεις μέσα στους ζωντανούς οργανισμούς. Τα ένζυμα λειτουργούν μόνο σε ήπιες συνθήκες. Η κύρια διαφορά μεταξύ καταλύτη και ενζύμου είναι η μορφή των καταλυτών, των υποστρωμάτων και ο τρόπος καταλυτικής τους αντίδρασης.

Αναφορά:

1. "Τι είναι ο Καταλύτης;" Σχολική Χημεία, Διαθέσιμο εδώ. Πρόσβαση στις 18 Αυγούστου 2017.
2."Τι είναι ένα ένζυμο;" Σχετικά με τα ένζυμα | AMANO, Διαθέσιμο εδώ. Πρόσβαση στις 18 Αυγούστου 2017.
3. Φίλιπς, Τερέζα. «Ορισμός της δομής και της λειτουργίας του ενζύμου». Το Υπόλοιπο, Διατίθεται εδώ. Πρόσβαση στις 18 Αυγούστου 2017.

Εικόνα Ευγενική προσφορά:

1. «CatalysisScheme» Από Δεν παρέχεται μηχανικά αναγνώσιμος συγγραφέας. Smokefoot υποτίθεται. Ανάληψη δικής σας δουλειάς (βάσει αξιώσεων πνευματικών δικαιωμάτων) (Δημόσιος τομέας) μέσω του Commons Wikimedia
2. "Κόνη πεντοξειδίου του βαναδίου" του W. Oelen –  (CC BY-SA 3.0) μέσω Commons Wikimedia
3. "Ένζυμο γλυκοσιδάσης" Του Thomas Shafee – Δική μου εργασία (CC BY-SA 4.0) μέσω Commons Wikimedia