Τι είναι η καταλυτική δραστηριότητα;

Η καταλυτική δραστηριότητα είναι η αύξηση του ρυθμού και της ενέργειας μιας χημικής αντίδρασης από μια ουσία που δεν έχει αλλάξει στην αντίδραση.Στα βιολογικά συστήματα, εκτελείται από ένζυμα που είναι απαραίτητα για τις κανονικές διεργασίες ζωής.Με τη μείωση της απαραίτητης ενέργειας που απαιτείται για να ξεκινήσει μια αντίδραση, οι ενζυματικές οδοί αυξάνουν τον ρυθμό με τον οποίο τα κύτταρα εκτελούν βασικές χημικές λειτουργίες.Η κατάλυση ελέγχεται με τη ρύθμιση των ενζύμων.Ορισμένες από αυτές περιλαμβάνουν αλλαγές στη δομή του ενζύμου, ενώ άλλες λειτουργούν μεταβάλλοντας το κυτταρικό περιβάλλον στο οποίο λαμβάνει χώρα η καταλυτική δραστηριότητα.

Γενικά χημεία, καταλυτική δραστηριότητα ή κατάλυση είναι οποιαδήποτε αλλαγή mdash;αύξηση ή μείωση mdash;σε ρυθμό αντίδρασης από έναν παράγοντα που δεν αλλάζει χημικά από τη διαδικασία.Στη βιομηχανία, αυτό μπορεί να σημαίνει οποιοδήποτε αριθμό παραγόντων που χρησιμοποιούνται για την αύξηση του ρυθμού και της απόδοσης των αντιδράσεων, αλλά στη βιοχημεία, η καταλυτική δραστηριότητα αναφέρεται στο έργο των ενζύμων, οι πρωτεΐνες που βρίσκονται σε όλους τους οργανισμούς που μεσολαβούν στις περισσότερες κυτταρικές λειτουργίες, συμπεριλαμβανομένου του μεταβολισμού.Λίγοι, εάν κάποιες βιολογικές διεργασίες θα συμβούν με ρυθμό επαρκή για τη διατήρηση της ζωής χωρίς ενζυματική κατάλυση.

Ορισμένες αντιδράσεις δεν θα συνέβαιναν καθόλου χωρίς την καταλυτική δραστικότητα των ενζύμων.Συνήθως, πολλά μόρια έχουν ένα ενεργειακό εμπόδιο για να αντιδράσουν μαζί.Που ονομάζεται ενέργεια ενεργοποίησης, αυτό το όριο πρέπει να ξεπεραστεί για να προχωρήσουν οι χημικές αντιδράσεις.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, ένα υψηλό όριο ενέργειας ενεργοποίησης σημαίνει ότι τα αντιδραστήρια είναι απίθανο να αντιδρούν μόνοι τους ή θα το κάνουν με αργό ρυθμό.Όταν τα ένζυμα συνδέονται προσωρινά σε ένα ή περισσότερα αντιδραστήρια, η απαραίτητη ενέργεια ενεργοποίησης μειώνεται και ο ρυθμός αντίδρασης επιταχύνεται.Τα ένζυμα μπορούν επίσης να αναστέλλουν την ενεργοποίηση άλλων ενζύμων και να επιβραδύνουν τη διαδικασία. Η ενζυματική δραστικότητα συχνά οδηγεί σε βιοχημικές αντιδράσεις πολλαπλών σταδίων, οι οποίες βασίζονται σε διαφορετικό καταλύτη και εξαρτώνται από το προϊόν του προηγούμενου βήματος.Φυσικά, η καταλυτική δραστικότητα πολλών διαφορετικών ενζύμων εμφανίζεται στο ίδιο κυτταρικό οργανισμό, επιταχύνοντας τον ρυθμό αντίδρασης ως αποτέλεσμα.Οι αλλαγές στο pH και στη θερμοκρασία μπορούν, σε ένα σημείο, να εργαστούν σε συνέργεια για να αυξήσουν τον ρυθμό της κατάλυσης.Οι θερμοκρασίες πέρα από ένα ορισμένο εύρος μπορούν να βλάψουν τη δομή των πρωτεϊνών ενός ενζύμου, καθιστώντας την ανίκανη δραστηριότητα.

Στα βιολογικά συστήματα, η καταλυτική δραστηριότητα ρυθμίζεται από διάφορους διαφορετικούς μηχανισμούς.Τα ένζυμα συνήθως κατασκευάζονται από ανενεργές πρόδρομες πρωτεΐνες και αυτά ενεργοποιούνται μόνο μέσω της δράσης ενός άλλου ενζύμου ή μιας περιβαλλοντικής αλλαγής όπως η κίνηση από το εσωτερικό του κυττάρου προς τα έξω.Η αναστολή της ανάδρασης μειώνει την κατάλυση όταν το προϊόν μιας ή περισσότερων ενζυματικών οδών συσσωρεύεται στο κύτταρο, εμποδίζοντας περαιτέρω απελευθέρωση ή κατασκευή του ενζύμου που καταλύει την αρχική αντίδραση.Ομοίως, οι μειωμένες ποσότητες των προϊόντων αντίδρασης θα αυξήσουν την παραγωγή του ενζύμου.