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Catalizador vs enzima: diferencia y comparación

Enzimas y catalizadores ambos afectan la velocidad de una reacción. De hecho, todas las enzimas conocidas son catalizadores, pero no todos los catalizadores son enzimas. los diferencia entre catalizadores y enzimas es que las enzimas son en gran parte de naturaleza orgánica y son biocatalizadores, mientras que los catalizadores no enzimáticos pueden ser compuestos inorgánicos. Ni los catalizadores ni las enzimas se consumen en las reacciones que catalizan.

Por simplicidad, Catalizador en este artículo se hace referencia a catalizadores no enzimáticos para diferenciarlos fácilmente de las enzimas.

Una breve historia de catalizadores, enzimas y catálisis

Catálisis Las reacciones humanas han sido conocidas por los humanos durante muchos siglos, pero fueron incapaces de explicar los sucesos que estaban viendo a su alrededor, como la fermentación del vino en vinagre, la levadura del pan, etc. Fue en 1812 cuando el químico ruso Gottlieb Sigismund Constantin Kirchhof estudió la descomposición de almidón en azúcar o glucosa en agua hirviendo en presencia de unas gotas de ácido sulfúrico concentrado. El ácido sulfúrico permaneció sin cambios después del experimento y pudo recuperarse. En 1835, el químico sueco Jöns Jakob Berzelius propuso el nombre ‘catálisis’ del término griego, ‘kata’ que significa abajo y ‘lyein’ que significa aflojar.

Una vez que se entendieron las reacciones de catálisis, los científicos descubrieron muchas reacciones que cambiaban de velocidad en presencia de catalizadores. Louis Pasteur descubrió que había algún factor que catalizaba sus experimentos de fermentación de azúcar y que solo estaba activo en las células vivas. Este factor fue posteriormente denominado como ‘enzima’ por el fisiólogo alemán Wilhelm Kühne en 1878. Enzima proviene de la palabra griega que significa ‘en levadura’. En 1897, Eduard Buchner nombró zimasa a la enzima que fermentaba la sacarosa. Sus experimentos también demostraron que las enzimas pueden funcionar fuera de una célula viva. Finalmente, se descubrieron la estructura y función de varias enzimas que catalizan funciones importantes.

Estructura de catalizadores y enzimas

A Catalizador es cualquier sustancia que pueda provocar alteraciones importantes en la velocidad de una reacción química. Por lo tanto, podría ser un elemento puro como níquel o platino, un compuesto puro como sílice, dióxido de manganeso, iones disueltos como iones de cobre o incluso una mezcla como hierro-molibdeno. Los catalizadores más utilizados son los ácidos protónicos en la reacción de hidrólisis. Las reacciones redox son catalizadas por metales de transición y el platino se usa para reacciones que involucran hidrógeno. Algunos catalizadores ocurren como precatalizadores y se convierten en catalizadores en el curso de la reacción. El ejemplo típico es el del catalizador de Wilkinson: RhCl (PPh3)3 que pierde un ligando de trifenilfosfina mientras cataliza la reacción.

Enzimas son proteínas globulares y pueden constar de 62 aminoácidos (4-oxalocrotonato) hasta un tamaño de 2500 aminoácidos (ácido graso sintasa). También existen enzimas basadas en ARN llamadas ribozimas. Las enzimas son específicas del sustrato y generalmente son más grandes que sus respectivos sustratos. Solo una pequeña parte de una enzima participa en una reacción enzimática. El sitio activo es donde los sustratos se unen a la enzima para facilitar la reacción. Otros factores como cofactores, productos directos, etc. también tienen sitios de unión específicos en la enzima. Las enzimas están formadas por largas cadenas de aminoácidos que se pliegan entre sí dando lugar a una estructura globular. La secuencia de aminoácidos da a las enzimas su especificidad de sustrato. El calor y los productos químicos pueden desnaturalizar una enzima.

Diferencias en el mecanismo de reacciones

Ambos catalizadores y enzimas Disminuir la energía de activación de una reacción aumentando así su velocidad.

A Catalizador puede ser de naturaleza positiva (aumento de la velocidad de reacción) o negativa (disminución de la velocidad de reacción). Reaccionan con los reactivos en una reacción química para dar lugar a intermedios que eventualmente liberan el producto y regeneran el catalizador. Considere una reacción donde
C es un catalizador
A y B son reactivos y
PAG es el Producto.

A reacción química catalítica típica sería:

A + CC.A.
B + C.A.A B C
A B Cordenador personal
ordenador personalPAG + C

El catalizador se regenera en el último paso aunque en los pasos intermedios se había integrado con reactivos.

Reacciones enzimáticas ocurren de muchas maneras:

  • Disminución de la energía de activación y dando lugar a un estado de transición estable que normalmente se consigue deformando la forma del sustrato.
  • Disminución de la energía del estado de transición sin distorsionar el sustrato.
  • Formación temporal de complejo de sustrato enzimático y, por lo tanto, proporciona una ruta alternativa para que prosiga la reacción.
  • Reducción de la entropía de reacción.
  • Aumento de temperatura.

El mecanismo de acción enzimática sigue el modelo de ajuste inducido sugerido por Daniel Koshland en 1958. Según este modelo, el sustrato se moldea en la enzima y puede haber ligeros cambios en la forma de la enzima y el sustrato a medida que el sustrato se une al sitio activo. de enzima para formar el complejo de sustrato enzimático.

Ejemplos de reacciones asistidas por catalizadores y enzimas

A conversor catalítico utilizado en los automóviles es un dispositivo que elimina los gases que causan la contaminación de los sistemas de escape de los automóviles. El platino y el rodio son los catalizadores utilizados aquí que descomponen los gases peligrosos en inofensivos. Por ejemplo, el óxido de nitrógeno se convierte en nitrógeno y oxígeno en presencia de una pequeña cantidad de platino y rodio.

La enzima amilasa ayuda en la digestión de la conversión de almidón complejo en sacarosa más fácilmente digerible.

Aplicaciones industriales

Catalizadores se utilizan en el procesamiento de energía; producción de productos químicos a granel; productos químicos finos; en la producción de margarina y en el medio ambiente donde juegan un papel crítico de los radicales libres de cloro en la degradación del ozono.

Enzimas se utilizan en el procesamiento de alimentos; alimentos para bebés; fabricación de cerveza; jugos de fruta; producción diaria; industria del almidón, papel y biocombustibles; maquillaje, limpieza de lentes de contacto; caucho y fotografía y biología molecular.

Referencias

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