Katalizators pret enzīmu
Kad viens vai vairāki reaģenti pārvēršas produktos, tie var tikt pakļauti dažādām modifikācijām un enerģijas izmaiņām. Ķīmiskās saites reaģentos pārtrūkst, un veidojas jaunas saites, lai radītu produktus, kas pilnīgi atšķiras no reaģentiem. Šāda veida ķīmiskās modifikācijas ir pazīstamas kā ķīmiskās reakcijas. Molekula ir jāaktivizē, pirms tā var reaģēt. Molekulām parasti nav daudz enerģijas, tikai reizēm dažas molekulas atrodas enerģētiskā stāvoklī, lai tās reaģētu. Ja ir divi reaģenti, lai reakcija notiktu, reaģentiem ir jāsaduras savā starpā pareizā orientācijā. Lai gan reaģenti vienkārši saskaras viens ar otru, lielākā daļa tikšanās neizraisa reakciju. Šie novērojumi ir radījuši ideju par enerģijas barjeru reakcijām.
Kas ir katalizators?
Katalizators pazemina reakcijas enerģijas barjeru, tādējādi paātrinot reakcijas norisi jebkurā virzienā. Katalizatorus var definēt kā sugas, kas palielina reakcijas ātrumu, bet pēc reakcijas paliek nemainīgas. Kaut arī katalizators reakcijas laikā var mainīt savu formu, reakcijas beigās tas atkal mainās sākotnējā formā. Lai gan katalizators palielina reakcijas ātrumu, tas neietekmē līdzsvara stāvokli. Nekatalizētā reakcijā aktivācijas enerģijas barjera ir augsta, salīdzinot ar katalizētu reakciju. Reakcijas aktivizēšana var būt lielāka, ja pārejas stāvoklim ir ļoti maz ticama konformācija. Katalizatori var samazināt šo enerģiju, saistot reaģenta molekulu starpstāvoklī, kas līdzinās pārejas stāvoklim. Šajā gadījumā saistīšanās samazina enerģiju, kas katalizē reakciju. Turklāt katalizators var saistīt divas reaģējošas molekulas un orientēt tās, lai palielinātu to iespējamību reaģēt. Tādējādi katalizators palielina ātrumu, samazinot darbības entropiju reakcijā. Katalīzi var klasificēt kā heterogēnu katalīzi un homogēnu katalīzi. Ja katalizators un reaģenti atrodas divās fāzēs, tad tiek uzskatīts, ka tā ir neviendabīga katalīze (piemēram, cietā katalīze ar šķidriem reaģentiem). Un, ja tie atrodas vienā fāzē (cietā, šķidrā vai gāzes), tā ir viendabīga katalīze. Katalizatorus plaši izmanto ķīmiskajās laboratorijās un rūpniecībā, lai palielinātu reakciju efektivitāti. Lielākā daļa d bloku metālu, piemēram, Pt, Pd, Cu, ir izplatīti to katalītiskās aktivitātes dēļ.
Kas ir enzīms?
Fermenti ir būtiskas bioloģiskas makromolekulas. Tās ir olb altumvielu molekulas, kas dažkārt ir saistītas ar citiem metāliem, koenzīmiem vai protezēšanas grupām. Fermenti ir bioloģiskie katalizatori, kas ļoti vieglos apstākļos palielina bioloģisko reakciju ātrumu. Parasti fermentiem ir nepieciešami ļoti specifiski apstākļi, lai tie darbotos. Piemēram, tie darbojas optimālā temperatūrā, pH apstākļos utt. Fermenti ir olb altumvielas, tāpēc, pakļaujot tos augsta līmeņa karstumam, sāļu koncentrācijai, mehāniskiem spēkiem, organiskiem šķīdinātājiem un koncentrētiem skābju vai bāzes šķīdumiem, tiem ir tendence denaturēties. Divas īpašības, kas acīmredzot padara fermentu par spēcīgu katalizatoru, ir:
– To substrāta saistīšanās specifika.
– Optimāls katalītisko grupu izvietojums fermenta aktīvajā vietā
Kāda ir atšķirība starp katalizatoru un enzīmu?
• Fermenti ir bioloģiski katalizatori, un ir zināms, ka tie ir ļoti efektīvi. Tie izraisa ātruma uzlabojumus, kas ir par vairākām kārtām lielāki nekā labākajiem ķīmiskajiem katalizatoriem.
• Katalizatori var būt organiski vai neorganiski, un fermenti ir organiski katalizatori.
• Fermenti ir specifiski substrātiem. Taču citi katalizatori tā nav.
• Katalītiskajā procesā piedalās tikai neliela fermenta daļa, kas pazīstama kā aktīvā vieta, kas tos atšķir no citiem katalizatoriem.
