Что такое каталитическая активность?

Каталитическая активность - это увеличение скорости и энергии химической реакции веществом, которое само не изменяется в реакции. В биологических системах это выполняется ферментами, которые необходимы для нормальных жизненных процессов. Понижая энергию, необходимую для инициирования реакции, ферментативные пути увеличивают скорость, с которой клетки выполняют важные химические функции. Катализ контролируется регулирующими ферментами. Некоторые из них включают изменения в структуре фермента, в то время как другие действуют путем изменения клеточной среды, в которой происходит каталитическая активность.

В общей химии каталитическая активность или катализ - это любое изменение - увеличение или уменьшение - скорости реакции с помощью агента, который химически не изменяется в процессе. В промышленности это может означать любое количество агентов, используемых для увеличения скорости и выхода реакций, но в биохимии каталитическая активность относится к работе ферментов, белков, обнаруживаемых во всех организмах, которые опосредуют большинство клеточных функций, включая метаболизм. Немногие, если какие-либо биологические процессы будут происходить со скоростью, достаточной для поддержания жизни без ферментативного катализа.

Некоторые реакции не произошли бы вообще без каталитической активности ферментов. Обычно многие молекулы имеют энергетический барьер для совместной реакции. Эта энергия, называемая энергией активации, должна быть преодолена для протекания химических реакций

В некоторых случаях высокий порог энергии активации означает, что реагенты вряд ли будут реагировать сами по себе или будут делать это с низкой скоростью. Когда ферменты временно связываются с одним или несколькими реагентами, необходимая энергия активации снижается, и скорость реакции увеличивается. Ферменты также могут ингибировать активацию других ферментов и замедлять процесс.

Ферментативная активность часто приводит к многостадийным биохимическим реакциям, каждая из которых зависит от своего катализатора и зависит от продукта предыдущего этапа. Физически каталитическая активность многих различных ферментов происходит в одной и той же клеточной органелле, что в результате ускоряет скорость реакции. Изменения pH и температуры могут, в определенной степени, работать синергетически, увеличивая темпы катализа. Температуры за пределами определенного диапазона могут повредить структуру белков фермента, делая его неспособным к активности.

В биологических системах каталитическая активность регулируется несколькими различными механизмами. Ферменты обычно состоят из неактивных белков-предшественников, и они становятся активными только под действием другого фермента или изменения окружающей среды, такого как перемещение изнутри клетки наружу. Ингибирование по принципу обратной связи уменьшает катализ, когда продукт одного или нескольких ферментативных путей накапливается в клетке, блокируя дальнейшее высвобождение или производство фермента, который катализировал начальную реакцию. Точно так же уменьшенные количества продуктов реакции увеличат производство фермента.