Co to jest aktywność katalityczna?
Aktywność katalityczna jest powiększaniem szybkości i energii reakcji chemicznej przez substancję, która sama nie została zmieniona w reakcji. W systemach biologicznych jest to wykonywane przez enzymy, które są niezbędne do normalnych procesów życiowych. Obniżając niezbędną energię wymaganą do zainicjowania reakcji, szlaki enzymatyczne zwiększają szybkość, z jaką komórki wykonują niezbędne funkcje chemiczne. Kataliza jest kontrolowana przez regulację enzymów. Niektóre z nich obejmują zmiany w strukturze enzymu, podczas gdy inne działają poprzez zmianę środowiska komórkowego, w którym zachodzi aktywność katalityczna.
W ogólnej chemii aktywność katalityczna lub kataliza to każda zmiana - zwiększenie lub spadek - w szybkości reakcji przez środek, który nie jest chemicznie zmieniany przez proces. W przemyśle może to oznaczać dowolną liczbę czynników stosowanych do zwiększenia szybkości i wydajności reakcji, ale w biochemii aktywność katalityczna odnosi się do pracy enzymów, białek znalezionych we wszystkich organizmachW mediacji większości funkcji komórkowych, w tym metabolizmu. Niewiele, gdyby jakiekolwiek procesy biologiczne wystąpiłyby w tempie wystarczającym do utrzymania życia bez katalizy enzymatycznej.
Niektóre reakcje w ogóle nie miałyby miejsca bez katalitycznej aktywności enzymów. Zwykle wiele cząsteczek ma barierę energetyczną dla reakcji razem. Nazywany energią aktywacyjną, limit ten należy pokonać, aby reakcje chemiczne mogły kontynuować.
W niektórych przypadkach próg energii o wysokim aktywacji oznacza, że reagenty są mało prawdopodobne na reakcję samodzielnie lub zrobią to w powolnym tempie. Gdy enzymy tymczasowo wiążą się z jednym lub więcej reagentami, niezbędna energia aktywacji jest obniżana, a szybkość reakcji przyspiesza. Enzymy mogą również hamować aktywację innych enzymów i spowolnić proces.
Aktywność enzymatyczna często powoduje wieloetapowe reakcje biochemiczne, które polegają na innym katalizatorze isą uzależnione od produktu poprzedniego kroku. Fizycznie aktywność katalityczna wielu różnych enzymów występuje w tej samej komórkowej organelli, w rezultacie przyspieszając szybkość reakcji. Zmiany pH i temperatury mogą, do pewnego stopnia, działać w synergii, aby zwiększyć tempo katalizy. Temperatury poza pewnym zakresem mogą uszkodzić strukturę białek enzymu, czyniąc je niezdolną do aktywności.
W układach biologicznych aktywność katalityczna jest regulowana przez kilka różnych mechanizmów. Enzymy są zwykle wytwarzane z nieaktywnych białek prekursorowych, które stają się aktywne tylko poprzez działanie innego enzymu lub zmiany środowiska, takiego jak przemieszczanie się od wewnątrz komórki na zewnątrz. Hamowanie sprzężenia zwrotnego zmniejsza kataliza, gdy produkt jednego lub więcej szlaków enzymatycznych gromadzi się w komórce, blokując dalsze uwalnianie lub produkcję enzymu, który katalizował początkową reakcję. Podobnie zmniejszone ilości produktów reakcyjnych zwiększy proDuction enzymu.