• Thursday February 20,2020

catalisi

La catalisi corrisponde alla riduzione dell'energia di attivazione richiesta per reazioni chimiche e biologiche. La riduzione catalitica della quantità richiesta di energia è resa possibile da un catalizzatore che corrisponde a un enzima in biologia. Nelle malattie enzimatiche, le proprietà catalitiche degli enzimi possono essere degradate o addirittura abolite.

Cos'è la catalisi?

La riduzione catalitica della quantità richiesta di energia è resa possibile da un catalizzatore che corrisponde a un enzima in biologia. L'illustrazione mostra il modello di legamento di una lipasi.

Gli enzimi hanno funzioni speciali nel corpo umano. Per quanto diversa possa essere la funzione dei singoli enzimi, tutti hanno sostanzialmente lo stesso compito e apportano proprietà simili per svolgere questo compito. Il compito principale di tutti gli enzimi è nella catalisi. Pertanto, la biochimica parla loro delle proprietà catalitiche.

Catalisi tradotta letteralmente significa "dissoluzione". Il focus della catalisi è l'energia di attivazione. Pertanto, la chimica si riferisce alla quantità di energia strettamente necessaria in un sistema di reazione per la reazione chimica di entrambi i reagenti. Al fine di ridurre l'energia di attivazione e consentire a entrambi i reagenti di subire una reazione nel sistema di reazione anche a basse energie, vengono utilizzati catalizzatori. Pertanto, nei sistemi di reazione biologica, gli enzimi con proprietà catalitiche riducono l'energia di attivazione di una determinata reazione chimica e agiscono di conseguenza come catalizzatori chimici.

Nel contesto di una catalisi, da un lato aumenta la probabilità di una reazione riuscita e dall'altro aumenta talvolta la velocità della reazione. Non vi è alcun cambiamento nell'equilibrio chimico nel contesto della catalisi.

La chimica distingue la catalisi omogenea dalla catalisi eterogenea. La biocatalisi non corrisponde all'una o all'altra forma. È una forma indipendente di catalisi.

Funzione e attività

La biocatalisi corrisponde alla direzione, attuazione o accelerazione delle reazioni chimiche nell'ambiente biologico. Gli enzimi agiscono come catalizzatori biologici in questo processo. Ogni enzima è costituito in gran parte da proteine, alcune delle quali sono associate a un co-fattore. Quasi tutte le reazioni biochimiche nell'organismo vivente hanno un catalizzatore enzimatico.

La biocatalisi viene implementata in biotecnologia utilizzando enzimi isolati o vivi. Un esempio di biocatalisi può essere trovato nelle fabbriche di birra in cui i processi biocatalitici vengono eseguiti utilizzando batteri, funghi o lieviti. L'industria farmaceutica realizza reazioni altrimenti impraticabili mediante biocatalisi.

Nel corpo umano, la catalisi continua, in cui gli enzimi accelerano determinate reazioni. Gli enzimi, ad esempio, sono rilevanti per il metabolismo degli organismi e controllano ampiamente le reazioni biochimiche nei processi metabolici. Ad esempio, controllano la digestione, ma sono anche coinvolti nella trascrizione e nella replicazione del DNA sotto forma di polimerasi.

La maggior parte di tutte le reazioni biochimiche avverrebbe in un organismo vivente senza enzimi a una velocità trascurabile. Gli enzimi accelerano il raggiungimento dell'equilibrio chimico senza alterare nulla nell'equilibrio.

Un enzima ha attività catalitica perché può ridurre l'energia di attivazione nelle reazioni chimiche. Questa energia corrisponde alla quantità di energia che deve essere applicata in anticipo per avviare una reazione. Nella reazione, il substrato cambia in stati di transizione energicamente sfavorevoli. L'energia di attivazione forza il substrato nel suo stato di transizione. L'azione catalitica degli enzimi a questo punto interferisce con la reazione stabilizzando lo stato di transizione del substrato attraverso interazioni non covalenti. In questo modo, è necessaria una quantità significativamente inferiore di energia per trasferire un substrato allo stato transitorio. Per questo motivo, il substrato si converte a velocità più elevata nel prodotto finale della reazione. Gli enzimi, con queste funzioni catalitiche, sono considerati elementi patogeni per ciascun prodotto di reazione biochimica.

Malattie e lamentele

Quando gli enzimi mutano o non riescono a soddisfare adeguatamente la loro funzione catalitica per altri motivi, ci sono importanti implicazioni per la salute. Il gruppo di malattie delle malattie metaboliche comprende vari disturbi nel campo del metabolismo intermedio. Tali disturbi sono innati o acquisiti.

Le malattie metaboliche variano notevolmente nella loro estensione e distribuzione. Clinicamente, si manifestano anche come eterogenei. Uno di questi disturbi è, ad esempio, il diabete mellito diffuso e diffuso. Nel gruppo della malattia, tuttavia, anche le malattie ereditarie molto meno comuni cadono letali. Inoltre, l'osteopenia e la conseguente osteoporosi sono dovute a malattie metaboliche.

La maggior parte delle malattie congenite del gruppo genitore di malattie metaboliche corrispondono a difetti enzimatici determinati geneticamente di vari enzimi. A seconda dell'enzima coinvolto, la sua funzione catalitica e il suo prodotto di reazione, difetti enzimatici o carenze di enzimi possono causare il fallimento degli organi.

Una malattia metabolica relativamente rara e congenita è la malattia di Gaucher. L'enzima interessato è nel contesto di questa malattia alla glucocerebrosidasi o glucocerebrosidasi. Questo enzima scompone i componenti anziani della membrana cellulare in un organismo sano. Nella malattia di Gaucher, vi è una carenza di questo importante enzima. Se l'enzima non mostra attività sufficiente, si verifica la deposizione dei componenti della membrana all'interno dei lisosomi. Più di 200 mutazioni dell'enzima sono state finora documentate nel contesto della malattia di Gaucher. Il livello di attività enzimatica residua dipende dalla mutazione del gene codificante in ciascun caso. Ad esempio, la malattia può causare un malfunzionamento completo dell'enzima. Tuttavia, è anche ipotizzabile una riduzione funzionalmente debole dell'attività enzimatica. La maggior parte dei pazienti con malattia mostra manifestazioni sia negli organi interni che nel sistema nervoso.


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