Verschil tussen katalysator en enzym
Share
Belangrijkste verschil - Katalysator versus enzym
Katalysator en enzym zijn twee stoffen die de snelheid van een reactie verhogen zonder door de reactie te worden veranderd. Er zijn twee soorten katalysatoren als enzymen en anorganische katalysatoren. Enzymen zijn een soort biologische katalysatoren. De grootste verschil tussen katalysator en enzym is dat katalysator is een stof die de snelheid van een chemische reactie verhoogt, terwijl enzym een globulair eiwit is dat de snelheid van biochemische reacties kan verhogen. De anorganische katalysatoren omvatten minerale ionen of kleine moleculen. Enzymen daarentegen zijn complexe macromoleculen met 3D-structuren. Enzymen zijn specifiek en werken in milde omstandigheden.
Key Areas Covered
1. Wat is een katalysator
- Definitie, kenmerken, voorbeelden
2. Wat is een enzym?
- Definitie, kenmerken, voorbeelden
3. Wat zijn de overeenkomsten tussen katalysator en enzym
- Overzicht van gemeenschappelijke functies
4. Wat is het verschil tussen katalysator en enzym
- Vergelijking van belangrijke verschillen
Sleutelbegrippen: Activatie Energie, Biologische Reacties, Katalysator, Chemische Reacties, Cofactoren, Enzym, Anorganische Katalysatoren, pH, Reactiesnelheid, Temperatuur
Wat is een katalysator
Een katalysator is een stof die toelaat dat chemische reacties sneller of onder verschillende omstandigheden plaatsvinden. Typisch is een zeer kleine hoeveelheid katalysatoren vereist voor een reactie. In het algemeen verlagen katalysatoren de activeringsenergie van een reactie door een alternatieve route naar de reactie in te leiden. Katalysatoren reageren met het substraat om een tijdelijk tussenproduct te vormen bij een lage energietoestand. De twee typen katalysatoren zijn anorganische katalysatoren en enzymen. Het effect van een katalysator op de activeringsenergie van een reactie wordt weergegeven in Figuur 1.
Figuur 1: Effect van een katalysator op de activeringsenergie van een reactie
Anorganische katalysatoren
Anorganische katalysatoren kunnen hetzij een overgangsmetaal of een overgangsmetaaloxide zijn. De overgangsmetalen bestaan uit een brede specificiteit. Ze bieden een gemakkelijk oppervlak om de chemische reactie op verschillende routes te laten plaatsvinden. Deze andere route verlaagt de activeringsenergie van de chemische reactie. Metaalkatalysatoren worden over het algemeen gebruikt als fijne poeders met een groter oppervlak. Anorganische katalysatoren kunnen worden geclassificeerd op basis van de aard van de stof als homogene katalysatoren en heterogene katalysatoren.
Figuur 2: Vanadium (V) oxide
Homogene katalysatoren bevinden zich in dezelfde fase met het substraat ervan. De substraten in de gasfase worden bijvoorbeeld gekatalyseerd door katalysatoren in de gasfase. De heterogene katalysatoren bevinden zich niet in dezelfde fase als de substraten. IJzer is bijvoorbeeld een metaal dat wordt gebruikt om ammoniak te produceren uit stikstof en waterstof. Platina wordt gebruikt om salpeterzuur te produceren uit ammoniak. Vanadium (V) oxide wordt gebruikt om zwavelzuur te produceren. Vanadium (V) oxide poeder wordt getoond in Figuur 2.
Wat is een enzym?
Een enzym is een biologisch macromolecuul dat wordt geproduceerd door levende organismen om de biochemische reactie in de cel bij lichaamstemperatuur te katalyseren. De functie van een enzym is onmisbaar voor het behoud van het leven. Alle biochemische reacties die in levende organismen plaatsvinden, zijn afhankelijk van katalysatoren. Tot nu toe is de werking van ongeveer 4.000 enzymen goed bekend. Enzymen werken in milde omstandigheden zoals lichaamstemperatuur en pH. Ze katalyseren de reacties van het opbouwen en afbreken van materialen in de levende organismen. De functie van de enzymen is zeer specifiek. De meeste van de enzymen zijn opgebouwd uit globulaire eiwitten met hoge molecuulgewichten. De globulaire eiwitten worden herschikt in multi-eiwitcomplexen. Sommige enzymen hebben de hulp van cofactoren nodig voor hun actie. Cofactoren zijn anorganische ionen zoals Mg2+, Fe2+, Zn2+, en Mn2+ of kleine organische moleculen die co-enzymen worden genoemd. Het enzym kan worden geremd of geactiveerd door de binding van cofactoren aan het enzym.
Figuur 3: Glucosidase-enzym
Enzymen worden in zes typen ingedeeld op basis van het type reactie dat ze katalyseren. Het zijn oxidoreductasen, transferasen, lyasen, hydrolasen, ligasen en isomerasen. Het enzym glycosidase, dat maltose omzet in twee glucosemoleculen, wordt weergegeven in figuur 3.
Overeenkomsten tussen katalysator en enzym
- Zowel katalysator als enzym verhogen de snelheid van een chemische reactie door de activeringsenergie te verlagen.
- Zowel katalysator als enzym worden niet veranderd door de reactie.
- Zowel katalysator als enzym binden zich tijdelijk aan hun substraten.
- De snelheid van zowel voorwaartse als achterwaartse reacties wordt verhoogd door katalysatoren en enzymen.
- Zowel katalysator als enzym hebben geen effect op de evenwichtsconstante van de reactie.
Verschil tussen katalysator en enzym
Definitie
Catalyst: Een katalysator is een stof die de snelheid van een chemische reactie verhoogt, zonder een permanente chemische verandering te ondergaan.
Enzym: Een enzym is een biologisch molecuul dat wordt geproduceerd door levende organismen, dat een specifieke biochemische reactie bij lichaamstemperatuur katalyseert.
Correlatie
Catalyst: Katalysatoren kunnen anorganische katalysatoren of enzymen zijn.
Enzym: Enzymen zijn een soort katalysator.
Type
Catalyst: Anorganische katalysatoren zijn minerale ionen of kleine moleculen.
Enzym: Enzymen zijn globulaire eiwitten.
Verschil in grootte
Catalyst: Anorganische katalysatoren zijn qua grootte vergelijkbaar met de substraatmoleculen.
Enzym: Enzymen zijn vrij groter dan de substraatmoleculen.
Moleculair gewicht
Catalyst: Anorganische katalysatoren hebben een laag molecuulgewicht.
Enzym: Enzymen hebben een hoog molecuulgewicht.
Actie
Catalyst: Anorganische katalysatoren werken op fysieke reacties.
Enzym: Enzymen reageren op biochemische reacties.
rendement
Catalyst: Anorganische katalysatoren zijn minder efficiënt.
Enzym: Enzymen zijn zeer efficiënt.
specificiteit
Catalyst: Anorganische katalysatoren kunnen de snelheid van een diverse reeks reacties verhogen.
Enzym: Enzymen kunnen alleen de snelheid van een specifieke reactie verhogen.
Regulator Moleculen
Catalyst: De functie van anorganische katalysatoren wordt niet geregeld door regulatormoleculen.
Enzym: De functie van enzymen kan worden gereguleerd door de binding van regulatormoleculen met het enzym.
Temperatuur
Catalyst: Anorganische katalysatoren werken bij hoge temperaturen. Ze zijn niet gevoelig voor kleine temperatuurschommelingen.
Enzym: Enzymen werken op een specifieke temperatuur. Bij lage temperaturen zijn ze inactief en bij hoge temperaturen worden ze gedenatureerd.
pH
Catalyst: Anorganische katalysatoren zijn niet gevoelig voor kleine pH-veranderingen.
enzymen: Enzymen werken alleen op een specifiek pH-bereik.
Druk
Catalyst: Typerend werken anorganische katalysatoren onder hoge druk.
Enzym: Enzymen werken bij normale druk.
Eiwitvergiften
Catalyst: Eiwitvergiften hebben geen effect op de anorganische katalysatoren.
enzymen: Enzymen kunnen worden vergiftigd door eiwitvergiften.
Korte golfstraling
Catalyst: Korte golfstralingen hebben geen invloed op de anorganische katalysatoren.
enzymen: Enzymen kunnen worden gedenatureerd door kortegolfstraling.
Voorbeelden
Catalyst: Vanadium (V) oxide, ijzer en platina zijn voorbeelden van anorganische katalysatoren.
Enzym: Amylase, lipase, glucose-6-fosfatase, alcoholdehydrogenase en aminotransferasen zijn de voorbeelden van enzymen.
Conclusie
Katalysator en enzym zijn stoffen die de snelheid van een chemische reactie verhogen door de activeringsenergie te verlagen. Ze worden echter niet beïnvloed of veranderd door de reactie. Katalysatoren kunnen ofwel anorganische katalysatoren of enzymen zijn. Anorganische katalysatoren zijn metaalionen of kleine moleculen, die de chemische reacties uit de levende organismen katalyseren. Enzymen zijn biologische macromoleculen, die specifieke biochemische reacties in de levende organismen katalyseren. Enzymen werken alleen in milde omstandigheden. Het belangrijkste verschil tussen katalysator en enzym is de vorm van de katalysatoren, substraten en hun wijze van katalyserende reacties.
Referentie:
1. "Wat is een katalysator?" Schoolchemie, hier beschikbaar. Betreden 18 augustus 2017.
2. "Wat is een enzym?" Over Enzymen | AMANO, hier beschikbaar. Betreden 18 augustus 2017.
3. Phillips, Theresa. "Definitie van enzymstructuur en functie." De balans, hier beschikbaar. Betreden 18 augustus 2017.
Afbeelding met dank aan:
1. "CatalysisScheme" door Geen machinaal leesbare auteur verstrekt. Smokevoet aangenomen. Eigen werk verondersteld (gebaseerd op auteursrechtclaims) (Public Domain) via Commons Wikimedia
2. "Vanadium pentoxide poeder" door W. Oelen - (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
3. "Glucosidase-enzym" door Thomas Shafee - Eigen werk (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
