触媒活性とは？

触媒活性は、それ自体が反応で変化しない物質による化学反応の速度とエネルギーの増大です。 生物学的システムでは、通常の生活プロセスに不可欠な酵素によって実行されます。 反応を開始するのに必要なエネルギーを下げることにより、酵素経路は細胞が重要な化学機能を果たす速度を高めます。 触媒は酵素を調節することにより制御されます。 これらの一部は酵素構造の変化を伴い、その他は触媒活性が起こる細胞環境を変えることで機能します。

一般的な化学では、触媒活性または触媒作用は、プロセスによって化学的に変化しない薬剤による反応速度の変化（増加または減少）です。 産業では、これは反応の速度と収率を高めるために使用される任意の数の薬剤を意味しますが、生化学では、触媒活性は、代謝を含むほとんどの細胞機能を媒介するすべての生物に見られるタンパク質である酵素の働きを指します。 酵素触媒作用なしで生命を維持するのに十分な速度で生物学的プロセスが発生する場合はほとんどありません。

いくつかの反応は、酵素の触媒活性なしではまったく起こりません。 通常、多くの分子には、一緒に反応するエネルギー障壁があります。 活性化エネルギーと呼ばれるこの制限は、化学反応を進めるために克服する必要があります。

場合によっては、高い活性化エネルギーのしきい値は、反応物がそれ自体で反応する可能性が低いか、遅い速度で反応することを意味します。 酵素が1つまたは複数の反応物に一時的に結合すると、必要な活性化エネルギーが低下し、反応速度が加速します。 酵素は他の酵素の活性化を阻害し、プロセスを遅くすることもあります。

酵素活性は、多くの場合、複数のステップの生化学反応を引き起こします。それぞれが異なる触媒に依存し、前のステップの生成物に依存します。 物理的には、多くの異なる酵素の触媒活性が同じ細胞小器官で発生し、結果として反応速度を加速します。 pHと温度の変化は、ある意味では、相乗作用で働き、触媒のペースを速めることができます。 特定の範囲を超える温度は、酵素のタンパク質の構造に損傷を与え、活性化できなくなる可能性があります。

生物系では、触媒活性はいくつかの異なるメカニズムによって調節されています。 酵素は通常、不活性な前駆体タンパク質から作られており、これらは別の酵素の作用、または細胞の内部から外部への移動などの環境変化によってのみ活性化されます。 フィードバック阻害は、1つまたは複数の酵素経路の生成物が細胞内に蓄積するときに触媒作用を低下させ、初期反応を触媒する酵素のさらなる放出または製造をブロックします。 同様に、反応生成物の量を減らすと、酵素の生産が増加します。