Co to jest aktywność katalityczna?

Aktywność katalityczna to zwiększenie szybkości i energii reakcji chemicznej przez substancję, która sama nie ulega zmianie w reakcji. W systemach biologicznych jest on wykonywany przez enzymy niezbędne dla normalnych procesów życiowych. Poprzez obniżenie niezbędnej energii potrzebnej do zainicjowania reakcji szlaki enzymatyczne zwiększają szybkość, z jaką komórki pełnią 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.

Ogólnie chemia, aktywność katalityczna lub kataliza to każda zmiana - wzrost lub spadek - w szybkości reakcji przez czynnik, który nie zmienia się chemicznie w procesie. W przemyśle może to oznaczać dowolną liczbę środków stosowanych w celu zwiększenia szybkości i wydajności reakcji, ale w biochemii aktywność katalityczna odnosi się do pracy enzymów, białek występujących we wszystkich organizmach, które pośredniczą w większości funkcji komórkowych, w tym w metabolizmie. Niewiele, jeśli wystąpiłyby jakiekolwiek procesy biologiczne 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 do wspólnej reakcji. Nazywana energią aktywacji, limit ten musi zostać przekroczony, aby mogły zajść reakcje chemiczne.

W niektórych przypadkach wysoki próg energii aktywacji oznacza, że ​​jest mało prawdopodobne, aby reagenty same reagowały lub będą zachodzić w wolnym tempie. Gdy enzymy tymczasowo wiążą się z jednym lub większą liczbą reagentów, niezbędna energia aktywacji jest obniżana, a szybkość reakcji przyspiesza. Enzymy mogą również hamować aktywację innych enzymów i spowalniać proces.

Aktywność enzymatyczna często powoduje wieloetapowe reakcje biochemiczne, z których każda opiera się na innym katalizatorze i jest zależna od produktu z poprzedniego etapu. Fizycznie aktywność katalityczna wielu różnych enzymów zachodzi w tej samej organelli komórkowej, co w rezultacie przyspiesza szybkość reakcji. Zmiany pH i temperatury mogą do pewnego stopnia współdziałać w celu zwiększenia tempa katalizy. Temperatury powyżej pewnego zakresu mogą uszkodzić strukturę białek enzymu, uniemożliwiając jego aktywność.

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 zmianę środowiskową, taką jak ruch z wnętrza komórki na zewnątrz. Hamowanie sprzężenia zwrotnego zmniejsza katalizę, gdy produkt jednego lub więcej szlaków enzymatycznych gromadzi się w komórce, blokując dalsze uwalnianie lub wytwarzanie enzymu, który katalizował początkową reakcję. Podobnie, zmniejszone ilości produktów reakcji zwiększą produkcję enzymu.