Che cos'è l'attività catalitica?
L'attività catalitica è l'aumento della velocità e dell'energia di una reazione chimica da parte di una sostanza che non è essa stessa modificata nella reazione. Nei sistemi biologici, viene eseguito da enzimi essenziali per i normali processi vitali. Riducendo l'energia necessaria per avviare una reazione, i percorsi enzimatici aumentano la velocità con cui le cellule svolgono le funzioni chimiche essenziali. La catalisi è controllata regolando gli enzimi. Alcuni di questi comportano cambiamenti nella struttura dell'enzima, mentre altri operano alterando l'ambiente cellulare in cui si svolge l'attività catalitica.
In chimica generale, l'attività catalitica o la catalisi è qualsiasi cambiamento - aumento o diminuzione - nella velocità di una reazione da parte di un agente che non viene modificato chimicamente dal processo. Nell'industria, ciò può significare qualsiasi numero di agenti utilizzati per aumentare la velocità e la resa delle reazioni, ma in biochimica, l'attività catalitica si riferisce al lavoro degli enzimi, le proteine presenti in tutti gli organismi che mediano la maggior parte delle funzioni cellulari, incluso il metabolismo. Pochi processi biologici si verificherebbero a un ritmo sufficiente per sostenere la vita senza catalisi enzimatica.
Alcune reazioni non accaderebbero affatto senza l'attività catalitica degli enzimi. Di solito, molte molecole hanno una barriera energetica per reagire insieme. Chiamata energia di attivazione, questo limite deve essere superato per consentire le reazioni chimiche.
In alcuni casi, un'alta soglia di energia di attivazione indica che è improbabile che i reagenti reagiscano da soli o lo faranno a bassa velocità. Quando gli enzimi si legano temporaneamente a uno o più reagenti, l'energia di attivazione necessaria viene ridotta e la velocità di reazione accelera. Gli enzimi possono anche inibire l'attivazione di altri enzimi e rallentare il processo.
L'attività enzimatica provoca spesso reazioni biochimiche a più fasi, che si basano ciascuna su un catalizzatore diverso e dipendono dal prodotto della fase precedente. Fisicamente, l'attività catalitica di molti enzimi diversi si verifica nello stesso organello cellulare, accelerando di conseguenza la velocità di reazione. Le variazioni del pH e della temperatura possono, a un certo punto, operare in sinergia per aumentare il ritmo della catalisi. Le temperature oltre un certo intervallo possono danneggiare la struttura delle proteine di un enzima, rendendolo incapace di attività.
Nei sistemi biologici, l'attività catalitica è regolata da diversi meccanismi. Gli enzimi di solito sono composti da proteine precursori inattive e queste diventano attive solo attraverso l'azione di un altro enzima o un cambiamento ambientale come il movimento dall'interno della cellula verso l'esterno. L'inibizione del feedback riduce la catalisi quando il prodotto di una o più vie enzimatiche si accumula nella cellula, bloccando l'ulteriore rilascio o produzione dell'enzima che ha catalizzato la reazione iniziale. Allo stesso modo, quantità ridotte dei prodotti di reazione aumenteranno la produzione dell'enzima.