Lời giải chi tiết:
- Trong phân tử enzim có cấu trúc không gian đặc biệt gọi là trung tâm hoạt động tương thích với cấu hình không gian của cơ chất mà nó tác động, là nơi enzim liên kết tạm thời với cơ chất.
- Khi xúc tác: Enzim liên kết với cơ chất → enzim-cơ chất → enzim tương tác với cơ chất → enzim biến đổi cấu hình cho phù hợp với cơ chất → giải phóng enzim và sản phẩm.
Enzim không bị biến đổi, không bị mất đi sau phản ứng mà có thể tiếp tục liên kết với các phân tử cơ chất tiếp theo → với 1 lượng nhỏ mà tốc độ phản ứng vẫn nhanh hơn xúc tác hóa học.
- Do cấu trúc của trung tâm hoạt động của enzim mỗi loại enzim chỉ tác động lên một loại hoặc một số loại cơ chất nhất định → Tính đặc thù của enzim. Enzim sẽ không bị phản ứng với các chất không cần thiết lẫn trong hỗn hợp → tốc độ phản ứng tăng.
Sự khác biệt chính - Chất xúc tác vs Enzyme
Xúc tác và enzyme là hai chất làm tăng tốc độ phản ứng mà không bị thay đổi bởi phản ứng. Có hai loại chất xúc tác là enzyme và chất xúc tác vô cơ. Enzyme là một loại chất xúc tác sinh học. Các Sự khác biệt chính giữa chất xúc tác và enzyme là Chất xúc tác là một chất làm tăng tốc độ phản ứng hóa học trong khi enzyme là protein hình cầu có thể làm tăng tốc độ phản ứng sinh hóa. Các chất xúc tác vô cơ bao gồm các ion khoáng hoặc các phân tử nhỏ. Ngược lại, enzyme là các đại phân tử phức tạp với cấu trúc 3D. Enzyme là cụ thể và làm việc trong điều kiện nhẹ.
Các khu vực chính được bảo hiểm
1. Chất xúc tác là gì
- Định nghĩa, đặc điểm, ví dụ
2. Enzyme là gì
- Định nghĩa, đặc điểm, ví dụ
3. Điểm giống nhau giữa chất xúc tác và enzyme
- Phác thảo các tính năng phổ biến
4. Sự khác biệt giữa chất xúc tác và enzyme
- So sánh sự khác biệt chính
Thuật ngữ chính: Năng lượng kích hoạt, phản ứng sinh học, chất xúc tác, phản ứng hóa học, đồng yếu tố, enzyme, chất xúc tác vô cơ, pH, tốc độ phản ứng, nhiệt độ
Chất xúc tác là gì
Chất xúc tác là một chất cho phép các phản ứng hóa học xảy ra với tốc độ nhanh hơn hoặc trong các điều kiện khác nhau. Thông thường, cần một lượng rất nhỏ chất xúc tác cho một phản ứng. Nói chung, các chất xúc tác làm giảm năng lượng kích hoạt của phản ứng bằng cách đưa ra một con đường thay thế cho phản ứng. Chất xúc tác phản ứng với chất nền tạo thành chất trung gian tạm thời ở trạng thái năng lượng thấp. Hai loại chất xúc tác là chất xúc tác vô cơ và enzyme. Tác dụng của chất xúc tác đối với năng lượng kích hoạt của phản ứng được thể hiện trong Hình 1.
Hình 1: Ảnh hưởng của chất xúc tác đến năng lượng kích hoạt của phản ứng
Chất xúc tác vô cơ
Chất xúc tác vô cơ có thể là kim loại chuyển tiếp hoặc oxit kim loại chuyển tiếp. Các kim loại chuyển tiếp bao gồm một tính đặc hiệu rộng. Chúng cung cấp một bề mặt khu vực thuận tiện cho các phản ứng hóa học xảy ra trong các tuyến đường khác nhau. Tuyến đường khác nhau này làm giảm năng lượng kích hoạt của phản ứng hóa học. Chất xúc tác kim loại thường được sử dụng làm bột mịn với diện tích bề mặt lớn hơn. Chất xúc tác vô cơ có thể được phân loại dựa trên bản chất của chất là chất xúc tác đồng thể và chất xúc tác không đồng nhất.
Hình 2: Oxit Vanadi [V]
Các chất xúc tác đồng thể cùng pha với chất nền của nó. Ví dụ, các chất nền pha khí được xúc tác bởi các chất xúc tác pha khí. Các chất xúc tác không đồng nhất không cùng pha với các chất nền. Ví dụ, sắt là kim loại được sử dụng để sản xuất amoniac từ nitơ và hydro. Bạch kim được sử dụng để sản xuất axit nitric từ amoniac. Oxit Vanadi [V] được sử dụng để sản xuất axit sunfuric. Bột oxit Vanadi [V] được thể hiện trong Hình 2.
Enzyme là gì
Một enzyme là một đại phân tử sinh học được tạo ra bởi các sinh vật sống để xúc tác cho phản ứng sinh hóa bên trong tế bào ở nhiệt độ cơ thể. Chức năng của một enzyme là không thể thiếu để duy trì sự sống. Tất cả các phản ứng sinh hóa xảy ra trong các sinh vật sống phụ thuộc vào chất xúc tác. Cho đến nay, hành động của khoảng 4.000 enzyme đã được biết đến. Enzyme hoạt động trong điều kiện nhẹ như nhiệt độ cơ thể và pH. Chúng xúc tác cho các phản ứng xây dựng và phá vỡ các vật liệu bên trong các sinh vật sống. Chức năng của các enzyme rất đặc hiệu. Hầu hết các enzyme được tạo thành từ protein hình cầu với trọng lượng phân tử cao. Các protein hình cầu được sắp xếp lại thành các phức hợp đa protein. Một số enzyme đòi hỏi sự trợ giúp của cofactors cho hành động của chúng. Các đồng yếu tố là các ion vô cơ như Mg2+, Fe2+, Zn2+và Mn2+ hoặc các phân tử hữu cơ nhỏ gọi là đồng enzyme. Enzyme có thể bị ức chế hoặc kích hoạt bởi sự liên kết của các đồng yếu tố với enzyme.
Hình 3: Enzyme Glucosidase
Enzyme được phân thành sáu loại dựa trên loại phản ứng mà chúng xúc tác. Chúng là các oxyoreductase, transferase, lyase, hydrolase, ligase và isomeraes. Enzym glycosidase, chuyển đổi maltose thành hai phân tử glucose, được thể hiện trong hình 3.
Sự tương đồng giữa chất xúc tác và enzyme
- Cả chất xúc tác và enzyme đều làm tăng tốc độ phản ứng hóa học bằng cách giảm năng lượng kích hoạt.
- Cả chất xúc tác và enzyme không bị thay đổi bởi phản ứng.
- Cả chất xúc tác và enzyme tạm thời liên kết với cơ chất của chúng.
- Tốc độ của cả phản ứng tiến và lùi được tăng lên nhờ chất xúc tác và enzyme.
- Cả chất xúc tác và enzyme đều không ảnh hưởng đến hằng số cân bằng của phản ứng.
Định nghĩa
Chất xúc tác: Chất xúc tác là một chất làm tăng tốc độ phản ứng hóa học, mà không trải qua bất kỳ thay đổi hóa học vĩnh viễn.
Enzyme: Một enzyme là một phân tử sinh học được tạo ra bởi các sinh vật sống, nó xúc tác cho một phản ứng sinh hóa cụ thể ở nhiệt độ cơ thể.
Tương quan
Chất xúc tác: Chất xúc tác có thể là chất xúc tác vô cơ hoặc enzyme.
Enzyme: Enzyme là một loại chất xúc tác.
Kiểu
Chất xúc tác: Chất xúc tác vô cơ là các ion khoáng hoặc các phân tử nhỏ.
Enzyme: Enzyme là protein hình cầu.
Sự khác biệt về kích thước
Chất xúc tác:Các chất xúc tác vô cơ có kích thước tương tự như các phân tử cơ chất.
Enzyme: Enzyme khá lớn hơn các phân tử cơ chất.
Trọng lượng phân tử
Chất xúc tác: Chất xúc tác vô cơ có trọng lượng phân tử thấp.
Enzyme: Enzyme có trọng lượng phân tử cao.
Hoạt động
Chất xúc tác: Chất xúc tác vô cơ tác động lên các phản ứng vật lý.
Enzyme: Enzyme hoạt động trên các phản ứng sinh hóa.
Hiệu quả
Chất xúc tác: Chất xúc tác vô cơ kém hiệu quả.
Enzyme: Enzyme có hiệu quả cao.
Tính đặc hiệu
Chất xúc tác: Các chất xúc tác vô cơ có thể làm tăng tốc độ của một loạt các phản ứng khác nhau.
Enzyme: Enzyme chỉ có thể làm tăng tốc độ của một phản ứng cụ thể.
Điều chỉnh phân tử
Chất xúc tác: Chức năng của các chất xúc tác vô cơ không được kiểm soát bởi các phân tử điều tiết.
Enzyme: Chức năng của enzyme có thể được điều chỉnh bởi sự liên kết của các phân tử điều tiết với enzyme.
Nhiệt độ
Chất xúc tác: Chất xúc tác vô cơ hoạt động ở nhiệt độ cao. Chúng không nhạy cảm với những thay đổi nhiệt độ nhỏ.
Enzyme: Enzyme hoạt động ở một nhiệt độ cụ thể. Ở nhiệt độ thấp, chúng không hoạt động, và ở nhiệt độ cao, chúng bị biến tính.
pH
Chất xúc tác: Chất xúc tác vô cơ không nhạy cảm với những thay đổi nhỏ về pH.
Enzyme: Enzyme chỉ hoạt động ở một phạm vi pH cụ thể.
Sức ép
Chất xúc tác: Thông thường, các chất xúc tác vô cơ hoạt động ở áp suất cao.
Enzyme: Enzyme hoạt động ở áp suất bình thường.
Chất độc protein
Chất xúc tác: Chất độc protein không có tác dụng với các chất xúc tác vô cơ.
Enzyme: Enzyme có thể bị nhiễm độc bởi các chất độc protein.
Bức xạ sóng ngắn
Chất xúc tác: Bức xạ sóng ngắn không ảnh hưởng đến các chất xúc tác vô cơ.
Enzyme: Enzyme có thể bị biến tính bởi các bức xạ sóng ngắn.
Ví dụ
Chất xúc tác: Vanadi [V] oxit, sắt và bạch kim là những ví dụ về chất xúc tác vô cơ.
Enzyme: Amylase, lipase, Glucose-6-phosphatase, Alcohol dehydrogenase và Aminotransferase là những ví dụ về enzyme.
Phần kết luận
Xúc tác và enzyme là những chất làm tăng tốc độ phản ứng hóa học bằng cách giảm năng lượng kích hoạt. Tuy nhiên, chúng không bị ảnh hưởng hoặc thay đổi bởi phản ứng. Chất xúc tác có thể là chất xúc tác vô cơ hoặc enzyme. Chất xúc tác vô cơ là các ion kim loại hoặc các phân tử nhỏ, xúc tác các phản ứng hóa học ra khỏi các sinh vật sống. Enzyme là các đại phân tử sinh học, xúc tác cho các phản ứng sinh hóa cụ thể bên trong các sinh vật sống. Enzyme chỉ hoạt động trong điều kiện nhẹ. Sự khác biệt chính giữa chất xúc tác và enzyme là hình thức của chất xúc tác, chất nền và chế độ phản ứng xúc tác của chúng.
Tài liệu tham khảo:1. Chất xúc tác là gì? Hóa học trường học,