Mikä on katalyyttinen aktiivisuus?

Katalyyttinen aktiivisuus on kemiallisen reaktion nopeuden ja energian lisääminen aineella, joka ei itse muutu reaktiossa. Biologisissa järjestelmissä sen suorittavat entsyymit, jotka ovat välttämättömiä normaaleille elämänprosesseille. Alentamalla reaktion käynnistämiseen tarvittavaa energiaa entsymaattiset reitit lisäävät nopeutta, jolla solut suorittavat olennaisia ​​kemiallisia toimintoja. Katalyysiä ohjataan säätelemällä entsyymejä. Jotkut näistä sisältävät muutoksia entsyymirakenteeseen, kun taas toiset toimivat muuttamalla soluympäristöä, jossa katalyyttinen aktiivisuus tapahtuu.

Yleisesti kemia, katalyyttinen aktiivisuus tai katalyysi on mikä tahansa reaktion nopeuden muutos – lisääntyminen tai väheneminen – aineella, jota prosessi ei muuta kemiallisesti. Teollisuudessa tämä voi tarkoittaa mitä tahansa määrää aineita, joita käytetään reaktioiden nopeuden ja saannon lisäämiseen, mutta biokemiassa katalyyttinen aktiivisuus viittaa entsyymien toimintaan, proteiineihin, joita esiintyy kaikissa organismeissa, jotka välittävät useimpia solutoimintoja, mukaan lukien aineenvaihdunta. Harvat, jos biologisia prosesseja tapahtuisi nopeudella, joka riittää ylläpitämään elämää ilman entsymaattista katalyysiä.

Jotkut reaktiot eivät tapahtuisi ollenkaan ilman entsyymien katalyyttistä aktiivisuutta. Tavallisesti monilla molekyyleillä on energiaeste, joka reagoi yhdessä. Aktivointienergiaksi kutsuttu raja on ylitettävä, jotta kemialliset reaktiot voivat edetä.
Joissakin tapauksissa korkea aktivointienergiakynnys tarkoittaa, että reagenssit eivät todennäköisesti reagoi yksinään tai reagoivat hitaasti. Kun entsyymit sitoutuvat tilapäisesti yhteen tai useampaan reagoivaan aineeseen, tarvittava aktivointienergia laskee ja reaktionopeus kiihtyy. Entsyymit voivat myös estää muiden entsyymien aktivaatiota ja hidastaa prosessia.

Entsymaattinen aktiivisuus johtaa usein monivaiheisiin biokemiallisiin reaktioihin, joista jokainen perustuu eri katalyyttiin ja riippuu edellisen vaiheen tuotteesta. Fyysisesti monien eri entsyymien katalyyttinen aktiivisuus tapahtuu samassa soluorganellissa, mikä nopeuttaa reaktionopeutta. Muutokset pH: ssa ja lämpötilassa voivat jossain määrin toimia synergiana katalyysin nopeuden lisäämiseksi. Tietyn alueen ylittävät lämpötilat voivat vahingoittaa entsyymin proteiinien rakennetta ja tehdä siitä toimintakyvyttömiä.

Biologisissa järjestelmissä katalyyttistä aktiivisuutta säätelevät useat eri mekanismit. Entsyymit valmistetaan yleensä inaktiivisista prekursoriproteiineista, ja ne tulevat aktiivisiksi vain toisen entsyymin vaikutuksesta tai ympäristön muutoksesta, kuten liikkumisesta solun sisältä ulkopuolelle. Palautteen estäminen vähentää katalyysiä, kun yhden tai useamman entsymaattisen reitin tuote kerääntyy soluun ja estää ensireaktion katalysoivan entsyymin vapautumisen tai valmistuksen edelleen. Vastaavasti reaktiotuotteiden pienemmät määrät lisäävät entsyymin tuotantoa.