Hva er katalytisk aktivitet?

Katalytisk aktivitet er en forsterkning av hastigheten og energien til en kjemisk reaksjon av et stoff som ikke i seg selv endres i reaksjonen. I biologiske systemer utføres det av enzymer som er essensielle for normale livsprosesser. Ved å senke den nødvendige energien som er nødvendig for å sette i gang en reaksjon, øker enzymatiske trasé hastigheten som celler utfører viktige kjemiske funksjoner. Katalyse kontrolleres ved å regulere enzymer. Noen av disse involverer endringer i enzymstrukturen, mens andre opererer ved å endre det cellulære miljøet hvor katalytisk aktivitet foregår.

Generelt kjemi er katalytisk aktivitet eller katalyse enhver endring - økning eller reduksjon - i en reaksjonshastighet av et middel som ikke er kjemisk endret ved prosessen. I industrien kan dette bety et hvilket som helst antall midler som brukes til å øke hastigheten og utbyttet av reaksjoner, men i biokjemi refererer katalytisk aktivitet til arbeidet med enzymer, proteiner som finnes i alle organismer som medierer de fleste cellefunksjoner, inkludert metabolisme. Få om noen biologiske prosesser ville oppstå med en hastighet som er tilstrekkelig til å opprettholde liv uten enzymatisk katalyse.

Noen reaksjoner ville ikke skje i det hele tatt uten katalytisk aktivitet av enzymer. Vanligvis har mange molekyler en energibarriere for å reagere sammen. Kalt aktiveringsenergi, denne grensen må overvinnes for at kjemiske reaksjoner kan fortsette.

I noen tilfeller betyr en høy terskel for aktivering av energi at reaktantene neppe vil reagere på egenhånd, eller vil gjøre det i en langsom takt. Når enzymer midlertidig binder seg til en eller flere reaktanter, senkes den nødvendige aktiveringsenergien, og reaksjonshastigheten akselererer. Enzymer kan også hemme aktiveringen av andre enzymer og bremse prosessen.

Enzymatisk aktivitet resulterer ofte i flere-trinns biokjemiske reaksjoner, som hver er avhengige av en annen katalysator og er betinget av produktet fra forrige trinn. Fysisk forekommer katalytisk aktivitet av mange forskjellige enzymer i den samme celleorganellen, noe som fremskynder reaksjonshastigheten som et resultat. Endringer i pH og temperatur kan til en viss grad fungere i synergi for å øke hastigheten på katalyse. Temperaturer utenfor et visst område kan skade strukturen til et enzyms proteiner, noe som gjør det uaktuelt for aktivitet.

I biologiske systemer er katalytisk aktivitet regulert av flere forskjellige mekanismer. Enzymer er vanligvis laget av inaktive forløperproteiner, og disse blir bare aktive gjennom virkningen av et annet enzym eller en miljøendring som for eksempel bevegelse fra innsiden av cellen til utsiden. Tilbakemeldingshemming reduserer katalyse når produktet fra en eller flere enzymatiske veier akkumuleres i cellen, og blokkerer ytterligere frigjøring eller fremstilling av enzymet som katalyserte den første reaksjonen. Tilsvarende vil reduserte mengder av reaksjonsproduktene øke produksjonen av enzymet.