Qu'est-ce qu'une activité catalytique?
L'activité catalytique est l'augmentation du taux et de l'énergie d'une réaction chimique par une substance qui n'est pas elle-même modifiée dans la réaction. Dans les systèmes biologiques, il est effectué par des enzymes essentielles aux processus de la vie normale. En réduisant l'énergie nécessaire pour déclencher une réaction, les voies enzymatiques augmentent la vitesse à laquelle les cellules remplissent des fonctions chimiques essentielles. La catalyse est contrôlée par les enzymes régulatrices. Certaines d'entre elles impliquent des modifications de la structure de l'enzyme, tandis que d'autres opèrent en modifiant l'environnement cellulaire dans lequel se déroule l'activité catalytique.
En chimie générale, l'activité catalytique ou la catalyse désigne tout changement - augmentation ou diminution - de la vitesse d'une réaction par un agent qui n'est pas modifié chimiquement par le processus. Dans l'industrie, cela peut signifier n'importe quel nombre d'agents utilisés pour augmenter la vitesse et le rendement des réactions, mais en biochimie, l'activité catalytique fait référence au travail des enzymes, les protéines présentes dans tous les organismes qui assurent la médiation de la plupart des fonctions cellulaires, y compris le métabolisme. Peu ou pas de processus biologiques se produiraient à une vitesse suffisante pour maintenir la vie sans catalyse enzymatique.
Certaines réactions ne se produiraient pas du tout sans l'activité catalytique des enzymes. D'ordinaire, de nombreuses molécules ont une barrière d'énergie à réagir ensemble. Appelée énergie d'activation, cette limite doit être dépassée pour que les réactions chimiques se déroulent.
Dans certains cas, un seuil d'énergie d'activation élevé signifie qu'il est peu probable que les réactifs réagissent d'eux-mêmes ou le fassent lentement. Lorsque des enzymes se lient temporairement à un ou plusieurs réactifs, l'énergie d'activation nécessaire est réduite et la vitesse de réaction s'accélère. Les enzymes peuvent également inhiber l’activation d’autres enzymes et ralentir le processus.
L'activité enzymatique aboutit souvent à des réactions biochimiques en plusieurs étapes, qui reposent chacune sur un catalyseur différent et dépendent du produit de l'étape précédente. Physiquement, l'activité catalytique de nombreuses enzymes différentes se produit dans le même organite cellulaire, ce qui accélère la vitesse de réaction. Les changements de pH et de température peuvent, dans une certaine mesure, fonctionner en synergie pour augmenter le rythme de la catalyse. Des températures au-delà d'une certaine plage peuvent endommager la structure des protéines d'une enzyme et la rendre inactive.
Dans les systèmes biologiques, l'activité catalytique est régulée par plusieurs mécanismes différents. Les enzymes sont généralement fabriquées à partir de protéines précurseurs inactives, et celles-ci ne deviennent actives que par l'action d'une autre enzyme ou par un changement environnemental tel que le déplacement de l'intérieur de la cellule vers l'extérieur. La rétro-inhibition réduit la catalyse lorsque le produit d'une ou plusieurs voies enzymatiques s'accumule dans la cellule, bloquant ainsi la libération ou la fabrication de l'enzyme qui a catalysé la réaction initiale. De même, des quantités réduites des produits de la réaction augmenteront la production de l'enzyme.