Hvad er katalytisk aktivitet?

Katalytisk aktivitet er forøgelsen af ​​hastigheden og energien i en kemisk reaktion af et stof, der ikke selv ændres i reaktionen. I biologiske systemer udføres det af enzymer, der er essentielle for normale livsprocesser. Ved at sænke den nødvendige energi, der kræves for at starte en reaktion, øger enzymatiske veje den hastighed, hvormed celler udfører væsentlige kemiske funktioner. Katalyse kontrolleres ved regulering af enzymer. Nogle af disse involverer ændringer i enzymstrukturen, mens andre fungerer ved at ændre det cellulære miljø, hvor katalytisk aktivitet finder sted.

I den generelle kemi er katalytisk aktivitet eller katalyse enhver ændring - stigning eller formindskelse - i en reaktionshastighed med et middel, som ikke er kemisk ændret ved processen. I industrien kan dette betyde et hvilket som helst antal midler, der bruges til at øge hastigheden og udbyttet af reaktioner, men i biokemi refererer katalytisk aktivitet til arbejdet med enzymer, proteinerne, der findes i alle organismer, der medierer de fleste cellulære funktioner, inklusive metabolisme. Få, hvis nogen biologiske processer ville forekomme i en hastighed, der er tilstrækkelig til at opretholde liv uden enzymatisk katalyse.

Nogle reaktioner ville slet ikke ske uden katalytisk aktivitet af enzymer. Normalt har mange molekyler en energibarriere for at reagere sammen. Kaldt til aktiveringsenergi, denne grænse skal overvindes for at kemiske reaktioner kan fortsætte.

I nogle tilfælde betyder en høj energitærskel for aktivering, at reaktanterne ikke er sandsynlige for at reagere alene, eller vil gøre det i en langsom hastighed. Når enzymer midlertidigt binder til en eller flere reaktanter, sænkes den nødvendige aktiveringsenergi, og reaktionshastigheden accelererer. Enzymer kan også hæmme aktiveringen af ​​andre enzymer og bremse processen.

Enzymatisk aktivitet resulterer ofte i flere-trins biokemiske reaktioner, som hver er afhængige af en anden katalysator og er betinget af produktet fra det foregående trin. Fysisk forekommer katalytisk aktivitet af mange forskellige enzymer i den samme cellulære organelle, hvilket fremskynder reaktionshastigheden som et resultat. Ændringer i pH og temperatur kan til et punkt arbejde i synergi for at øge katalysetempoet. Temperaturer ud over et bestemt interval kan skade strukturen af ​​et enzyms proteiner, hvilket gør det ude af stand til aktivitet.

I biologiske systemer reguleres katalytisk aktivitet af flere forskellige mekanismer. Enzymer er normalt fremstillet af inaktive forstadieproteiner, og disse bliver kun aktive gennem virkningen af ​​et andet enzym eller en miljøændring, såsom bevægelse fra cellen indersiden udad. Feedbackhæmning reducerer katalyse, når produktet fra en eller flere enzymatiske veje ophobes i cellen, hvilket blokerer for yderligere frigivelse eller fremstilling af enzymet, der katalyserede den indledende reaktion. Tilsvarende vil reducerede mængder af reaktionsprodukter øge produktionen af ​​enzymet.