Katalüsaator vs ensüüm
Kui üks või mitu reagenti muunduvad toodeteks, võivad need läbida erinevaid modifikatsioone ja energiamuutusi. Reagentides olevad keemilised sidemed katkevad ja moodustuvad uued sidemed, et tekitada tooteid, mis on reagentidest täiesti erinevad. Sellist keemilist modifikatsiooni nimetatakse keemilisteks reaktsioonideks. Molekul peab olema aktiveeritud, enne kui nad saavad reageerida. Molekulidel ei ole tavaliselt palju energiat, vaid aeg-aj alt on mõned molekulid energiaseisundis, et läbida reaktsioone. Kui reagenti on kaks, peavad reaktsiooni toimumiseks reagendid üksteisega õiges orientatsioonis kokku põrkama. Kuigi reagendid lihts alt kohtuvad üksteisega, ei põhjusta enamik kohtumisi reaktsiooni. Need tähelepanekud on andnud idee, et neil on reaktsioonidele energiabarjäär.
Mis on katalüsaator?
Katalüsaator alandab reaktsiooni energiabarjääri, kiirendades seeläbi reaktsiooni mõlemas suunas. Katalüsaatoreid võib määratleda kui liike, mis suurendavad reaktsiooni kiirust, kuid jäävad pärast reaktsiooni muutumatuks. Kuigi katalüsaator võib reaktsiooni käigus oma vormi muuta, muutub see reaktsiooni lõppedes tagasi algsele kujule. Kuigi katalüsaator suurendab reaktsiooni kiirust, ei mõjuta see tasakaaluasendit. Katalüüsimata reaktsioonis on aktiveerimisenergia barjäär võrreldes katalüüsitud reaktsiooniga kõrge. Reaktsiooni aktiveerumine võib olla suurem, kui üleminekuolekul on väga ebatõenäoline konformatsioon. Katalüsaatorid võivad seda energiat vähendada, sidudes reagendi molekuli vahepealses olekus, mis sarnaneb üleminekuolekuga. Sel juhul vähendab sidumine reaktsiooni katalüüsivat energiat. Peale selle võib katalüsaator siduda kahte reageerivat molekuli ja suunata neid, et suurendada nende reaktsioonivõimalust. Seega suurendab katalüsaator kiirust, vähendades reaktsiooni entroopiat. Katalüüsi võib liigitada heterogeenseks katalüüsiks ja homogeenseks katalüüsiks. Kui katalüsaator ja reagendid on kahes faasis, siis öeldakse, et tegemist on heterogeense katalüüsiga (nt tahke katalüüs vedelate reagentidega). Ja kui need on samas faasis (tahke, vedel või gaasiline), on see homogeenne katalüüs. Katalüsaatoreid kasutatakse laialdaselt keemialaborites ja -tööstuses reaktsioonide tõhususe suurendamiseks. Enamik d-ploki metallidest, nagu Pt, Pd, Cu, on oma katalüütilise aktiivsuse poolest tavalised.
Mis on ensüüm?
Ensüümid on olulised bioloogilised makromolekulid. Need on valgumolekulid, mis on mõnikord seotud teiste metallide, kaasensüümide või proteesrühmadega. Ensüümid on bioloogilised katalüsaatorid, mis suurendavad bioloogiliste reaktsioonide kiirust väga kergetes tingimustes. Tavaliselt vajavad ensüümid toimimiseks väga spetsiifilisi tingimusi. Näiteks toimivad nad optimaalsetel temperatuuridel, pH-tingimustel jne. Ensüümid on valgud, nii et kui nad on allutatud kõrgele kuumusele, soolade kontsentratsioonile, mehaanilistele jõududele, orgaanilistele lahustitele ja kontsentreeritud happe- või aluselahustele, kipuvad nad denaturiseeruma. Kaks omadust, mis ilmselt muudavad ensüümi võimsaks katalüsaatoriks, on järgmised:
– Nende substraadi sidumise spetsiifilisus.
– Katalüütiliste rühmade optimaalne paigutus ensüümi aktiivses kohas
Mis vahe on katalüsaatoril ja ensüümil?
• Ensüümid on bioloogilised katalüsaatorid ja need on teadaolev alt väga tõhusad. Need põhjustavad kiiruse suurenemist, mis on suurusjärgus suuremad kui parimate keemiliste katalüsaatorite oma.
• Katalüsaatorid võivad olla kas orgaanilised või anorgaanilised ning ensüümid on orgaanilised katalüsaatorid.
• Ensüümid on substraatide jaoks spetsiifilised. Kuid teised katalüsaatorid pole nii.
• Ainult väike osa ensüümist, mida nimetatakse aktiivseks saidiks, osaleb katalüütilises protsessis, mis eristab neid teistest katalüsaatoritest.
