Katalyytti vs entsyymi
Kun yksi tai useampi lähtöaine muuttuu tuotteiksi, ne voivat käydä läpi erilaisia muutoksia ja energiamuutoksia. Reagenssien kemialliset sidokset katkeavat ja uusia sidoksia muodostuu, jolloin syntyy tuotteita, jotka ovat täysin erilaisia kuin lähtöaineet. Tällaista kemiallista modifikaatiota kutsutaan kemiallisiksi reaktioksi. Molekyyli on aktivoitava ennen kuin ne voivat reagoida. Molekyyleillä ei yleensä ole paljon energiaa mukanaan, vain satunnaisesti jotkut molekyylit ovat energiatilassa reaktioita varten. Kun reagoivia aineita on kaksi, reaktion tapahtumiseksi lähtöaineiden tulee törmätä toisiinsa oikeassa suunnassa. Vaikka reagoivat aineet kohtaavat vain toisensa, useimmat kohtaamiset eivät johda reaktioon. Nämä havainnot ovat antaneet ajatuksen reaktioiden energiaesteestä.
Mikä on katalyytti?
Katalyytti alentaa reaktion energiaestettä ja saa siten reaktion etenemään nopeammin kumpaankin suuntaan. Katalyytit voidaan määritellä lajeiksi, jotka lisäävät reaktion nopeutta, mutta pysyvät muuttumattomina reaktion jälkeen. Vaikka katalyytti voi muuttaa muotoaan reaktion aikana, se muuttuu takaisin alkuperäiseen muotoonsa, kun reaktio päättyy. Vaikka katalyytti lisää reaktion nopeutta, se ei vaikuta tasapainoasemaan. Katalysoimattomassa reaktiossa aktivaatioenergiaeste on korkea verrattuna katalysoituun reaktioon. Reaktion aktivoituminen voi olla suurempi, jos siirtymätilan konformaatio on erittäin epätodennäköinen. Katalyytit voivat vähentää tätä energiaa sitomalla reagoiva molekyyli välitilaan, joka muistuttaa siirtymätilaa. Tässä tapauksessa sitoutuminen alentaa reaktiota katalysoivaa energiaa. Lisäksi katalyytti voi sitoa kaksi reagoivaa molekyyliä ja suunnata ne lisäämään niiden mahdollisuutta reagoida. Siten katalyytti lisää nopeutta alentamalla toiminnan entropiaa reaktiossa. Katalyysi voidaan luokitella heterogeeniseen katalyysiin ja homogeeniseen katalyysiin. Jos katalyytti ja lähtöaineet ovat kahdessa faasissa, sen sanotaan olevan heterogeeninen katalyysi (esim. kiinteä katalyysi nestemäisten lähtöaineiden kanssa). Ja jos ne ovat samassa faasissa (kiinteä, nestemäinen tai kaasu), se on homogeeninen katalyysi. Katalyyttejä käytetään laaj alti kemian laboratorioissa ja teollisuudessa reaktioiden tehokkuuden lisäämiseksi. Useimmat d-lohkometallit, kuten Pt, Pd, Cu, ovat yleisiä katalyyttisen aktiivisuutensa vuoksi.
Mikä on entsyymi?
Entsyymit ovat välttämättömiä biologisia makromolekyylejä. Ne ovat proteiinimolekyylejä, jotka ovat joskus sitoutuneet muihin metalleihin, yhteisentsyymeihin tai proteettisiin ryhmiin. Entsyymit ovat biologisia katalyyttejä, jotka lisäävät biologisten reaktioiden nopeutta erittäin miedoissa olosuhteissa. Normaalisti entsyymit tarvitsevat hyvin erityisiä olosuhteita toimiakseen. Ne toimivat esimerkiksi optimaalisissa lämpötiloissa, pH-olosuhteissa jne. Entsyymit ovat proteiineja, joten kun ne altistetaan korkealle kuumuudelle, suolapitoisuuksille, mekaanisille voimille, orgaanisille liuottimille ja väkeville happo- tai emäsliuoksille, niillä on taipumus denaturoitua. Kaksi ominaisuutta, jotka ilmeisesti tekevät entsyymistä tehokkaan katalyytin, ovat:
– Niiden substraatin sitoutumisen spesifisyys.
– Optimaalinen katalyyttisten ryhmien järjestely entsyymin aktiivisessa kohdassa
Mitä eroa on katalyytin ja entsyymin välillä?
• Entsyymit ovat biologisia katalyyttejä, ja niiden tiedetään olevan erittäin tehokkaita. Ne aiheuttavat nopeuden lisäyksiä, jotka ovat suuruusluokkaa suurempia kuin parhaiden kemiallisten katalyyttien.
• Katalyytit voivat olla joko orgaanisia tai epäorgaanisia, ja entsyymit ovat orgaanisia katalyyttejä.
• Entsyymit ovat spesifisiä substraateille. Mutta muut katalyytit eivät ole niin.
• Vain pieni osa entsyymistä, joka tunnetaan nimellä aktiivinen kohta, osallistuu katalyyttiseen prosessiin, mikä erottaa ne muista katalyyteistä.
