酶和无机催化剂有什么区别？

虎威将军

酶和无机催化剂有什么区别？
原文地址：https://www.zhihu.com/question/272144543

同花顺

（一）酶的化学本质


1. 按照酶的化学组成：
Ø 单纯酶：指的是酶分子当中只含有蛋白质，不含有其他物质，如脲酶、胃蛋白酶等。
Ø 结合酶：主要由酶蛋白和辅因子两部分构成，酶蛋白和辅因子单独存在时，均无催化活性，只有二者结合成完整的全酶分子才具有活力。如乳酸脱氢酶、转氨酶等。


Ø 辅因子：酶分子里除了酶蛋白组分外，还含有一个对热稳定的非蛋白的小分子物质，称为辅因子。

	作用
酶蛋白	决定酶分子的高效性和专一性
辅因子	作为电子、原子或某些基团的载体参与反应并催化整个过程

Ø 辅酶：与酶蛋白结合比较松弛，透析法可以除去的小分子有机物称为辅酶。
Ø 辅基：结合比较紧密，透析法不易除去的小分子有机物。
辅酶与辅基的区别在于它们和蛋白质部分结合的牢固程度不同。
2. 按照酶蛋白分子结构上的特点：
（1）单体酶：由一条多肽链组成，属于这一类的酶很少，一般为催化水解反应的酶。
（2）寡聚酶：由几个或几十个亚基组成，这些亚基可以是相同的，也可以是不同的。亚基之间以非共价键结合，大多数的酶都属于寡聚酶。
（3）多酶复合体：由几个酶聚合（嵌合）而成的复合体。一般由在系列反应中2-6个功能相关的酶组成，它有利于一系列反应的进行，以提高酶的催化效率，同时便于机体对酶的调控。
（二）酶的概念及特点
酶是生物细胞产生的，以蛋白质为主要成分的生物催化剂。
1. 酶与一般催化剂的共同点：
（1）只能催化热力学上允许进行的反应。
（2）在反应中其本身不被消耗，极少的量就可以大大加速化学反应的进行。
（3）酶对化学反应正逆两个方向的催化作用是相同的，可以缩短反应平衡点到达的时间，而不改变反应的平衡点。
2.酶与一般催化剂的不同之处：
（1）酶具有极高的催化效率（高效性）。


  酶催化反应的速度比非酶催化反应高108～1020倍。
（2）酶的催化作用具有高度专一性。
1.概念：一种酶仅能作用于一种物质或一类结构相似的物质，促其发生一定的化学反应，这种选择性称为酶的专一性。


Ø 绝对专一性：一种酶只能作用于一种物质，同一种酶只能催化同一种底物。同一种酶的取代物都无法完成催化反应，1对1关系。
Ø 键专一性：只要求作用于一定的键，而对键两端的基团并无严格的要求。
Ø 基团专一性：酶对底物要求比较高，不但要求一定的化学键，而且对键一端的基团也有一定的要求。
Ø 立体异构专一性：几乎所有的酶对于立体异构体都具有高度的专一性。
酶的专一性决定于酶的活性中心的构象和性质。
（3）酶易失活。
（4）酶的催化活性容易受到调节控制。
（5）有些酶的催化活性与辅因子有关。

检验医师

（翻了下答案，都是翻书的搬运工...）我想，这里问酶和无机催化剂的区别，肯定不是想要“酶是蛋白质或核酸，不是无机物”这样的回答，而是想要触及某些本质意味的东西。
我不是科班出身学催化，本科的一点底子也都忘光了，概念可能有混淆，请大佬斧正。
中国的汉字很有意思，无论是酶、无机催化剂，发挥的作用其实都是“媒”。
媒婆、中介、掮客，在商品经济时代，他们是必不可少的角色。
最初，媒婆就靠他自己的一张三寸不烂之舌，单线操作，可能能成，也可能不能成，这时候的“媒婆”一般都是过渡金属离子（比如Pt、Au）；
后来，慢慢地在一些公园的小广场上，大龄的男男女女自发聚在这里，彼此认识的机率大大增加，这时候的“媒”，是一些比表面积大的多孔材料（比如硅藻土）；
专业媒婆入驻小广场提供婚介服务，效率大大提高，比如胶体金（我只记得这个...）；
以上这些，都是无机催化剂。
那么，什么是酶呢？——专业化的婚介公司，除了有专门撮合的外，还有专门负责拉客源的、有专门负责提供场地的、有专门负责接待的，有时候还会请外援（比如金属辅基）。当然，既然是专业团队，对服务对象的类型也更加专业化（专一性），也可以通过对团队中各个环节进行管理和调整，改变工作效率（可调节），另外当队伍不团结、各环节匹配不好时，效率会大大降低（易失活）。

清风寡欲

酶 是一类大分子生物催化剂，大部分酶是蛋白质，有少部分酶是具有催化活性的RNA分子。由生物合成后，多留存于其细胞内，一部分会释放到其生存环境。几乎所有细胞内的代谢，都离不开酶。


己糖激酶催化木糖反应，图片来源：Wikipedia
无机催化剂 多为金属单质、氧化物或盐。大多为自然存在，少部分可以由生物合成。


二氧化锰，图片来源：Wikipedia
酶 & 无机催化剂有如下差别：

• 高效性
  

由于催化机制的差别，酶相对于大部分普通无机催化物具有极大的高效性 [1]。一个比较极端的例子是乳清苷-5'-磷酸脱羧酶，该酶可以使在无催化剂条件下需要进行数百万年的化学反应在几毫秒内完成 [2][3]。

• 专一性
  

同样由于催化机制的差别，酶相对于大部分普通无机催化物具有专一性。酶在催化化学反应前必须要与底物结合，且通常仅能与寥寥数种底物结合。专一性通过结合区的形状、电荷、亲水性与底物互补实现。因此，酶可以用来区分化学选择性上、区域选择性上、立体专一性上有所不同的结构相似的分子 [4]。而无机催化物通常可以催化一类反应，没有专一选择性。

• 可精准调控性
  

生物可以通过多种方式精准地调控酶的性能。如辅助因子作为正反馈机制 [5]，亦或是酶抑剂作为负反馈机制 [6]。而无机催化剂少有精准调控的机制。

• 不稳定性
  

蛋白质与核酸的不稳定性，决定了酶的不稳定性。当超出适宜的温度和ph值后，酶的活性会显著下降。加热时或与化学变性剂接触时，酶结构会发生去折叠（即变性），原有的结构被打乱，活性也往往随之丧失 [7]。但是也存在耐极端环境的酶，如生活在火山环境（比如热泉）中的细菌的酶具有很强的耐热性。
总结

酶的高效性、专一性、可精准调控性决定了其在生物化学中不可替代的地位，而不稳定性却又限制了酶在工业上的应用。

引用：
[1]：Stryer L, Berg JM, Tymoczko JL. Biochemistry 5th. San Francisco: W.H. Freeman. 2002. ISBN 0-7167-4955-6.  
[2]: Radzicka A, Wolfenden R. A proficient enzyme. Science. January 1995, 267 (5194): 90–931. Bibcode:1995Sci...267...90R. PMID 7809611. doi:10.1126/science.7809611.
[3]: Callahan BP, Miller BG. OMP decarboxylase—An enigma persists. Bioorganic Chemistry.
December 2007, 35 (6): 465–9. PMID 17889251. doi:10.1016/j.bioorg.2007.07.004.
[4]: Jaeger KE, Eggert T. Enantioselective biocatalysis optimized by directed evolution. Current Opinion in Biotechnology. August 2004, 15 (4): 305–13. PMID 15358000. doi:10.1016/j.copbio.2004.06.007.
[5]: de Bolster MW. Glossary of Terms Used in Bioinorganic Chemistry: Cofactor. International Union of Pure and Applied Chemistry. 1997 [30 October 2007].
[6]: Laurence A. Moran, Robert Horton, Gray Scrimgeour & Marc D. Perry. Properties of Enzymes. Principles of Biochemistry (Fifth Edition)], Pearson. 2011: 148–152. ISBN 0-321-70733-8.
[7]: Petsko GA, Ringe D. Chapter 1: From sequence to structure. Protein structure and function. London: New Science. 2003: 27. ISBN 978-1405119221.

清风寡欲

酶大部分是蛋白质，另有少量RNA也可以做酶，而无机催化剂一般是金属单质、氧化物或盐。
酶&无机催化剂都可称为催化剂：Catalyst；简称：cat.
例如高中生物《必修一》中使用肝脏研磨液（内含过氧化氢酶）对过氧化氢分解的实验，一般选择FeCl₃或MnO₂做无机催化剂做对照实验。结果如图（左图为FeCl₃，右图为等量肝脏研磨液）。


可见有机的酶做催化剂的效率远大于无机催化剂。
根据相关文献，催化效率的提高一般在10⁶~10¹²倍。
但是酶做催化剂具有专一性，专一性，（包括多种方面，在这里不过多去谈）过氧化氢酶仅能催化过氧化氢。
酶做催化剂要求较为苛刻：
（过氧化氢分解酶随pH 值和温度的改变，其活力随之变化，在pH7 左右和30～40 ℃活性最大。过氧化氢增大，会加快分解反应速度，但必须注意当浓度大于一定量时，酶的作用将减弱——来源：https://wapbaike.baidu.com/item/过氧化氢酶/4685828?fr=aladdin）
若不满足活性条件就会使酶失活甚至永久失活（分子被破坏）
而无机催化剂相较更为万能，根据元素化学的基本知识，无机催化剂一般是过度元素的单质、氧化物或盐。且条件并不苛刻。
例如最常见
2KClO₃ ＝MnO₂＝Δ＝ 2KCl＋3O₂↑
H₂O₂ ＝MnO₂＝2H₂O＋O₂↑

催化剂原理之后补充

高中生知识有限，望请多多包涵。

长长的路

泻药
酶与无机催化剂相比，主要有以下几个特点：
1.不稳定性。大部分酶的主要成分是蛋白质，容易受外界条件的影响，所以外界条件要温和，例如不能PH不能过高，也不能过低，温度不能过高，否则会导致酶失活；
2.高效性。酶的催化效应非常高，酶促反应比相应的非酶促反应要快10的六次方~10的十二次方倍；
3.高度专一性。一种酶只作用于一类化合物或一定的化学键。酶对底物的专一性主要分为以下几种：立体异构专一性、几何异构专一性、化学键专一性、基团专一性、绝对专一性（即化学键、基团都有严格的选择）