Katalyse tilsvarer senking av aktiveringsenergien som kreves for kjemiske og biologiske reaksjoner. Katalytisk senking av den nødvendige mengden energi er mulig gjennom en katalysator, som i biologi tilsvarer et enzym. Ved enzymatiske sykdommer er de katalytiske egenskapene til enzymer kan reduseres eller til og med avskaffes.
Hva er katalyse?
Katalytisk reduksjon av den nødvendige energimengden er mulig gjennom en katalysator, som i biologi tilsvarer et enzym. Figur viser båndmodell av en lipase. Enzymer har spesifikke roller i menneskekroppen. Like forskjellig som individets funksjon enzymer kan se ut, de har alle i utgangspunktet samme oppgave og gir lignende egenskaper for å oppfylle denne oppgaven. Hovedoppgaven til alle enzymer er katalyse. Dette er grunnen til at biokjemi tillegger dem katalytiske egenskaper. Bokstavelig oversatt betyr katalyse "oppløsning". På hjerte av katalyse er aktiveringsenergien. Som sådan refererer kjemi til mengden energi som er absolutt nødvendig i et reaksjonssystem for den kjemiske reaksjonen til begge reaksjonspartnerne. Katalysatorer brukes til å redusere aktiveringsenergien og dermed la begge reaksjonspartnerne gjennomgå en reaksjon i reaksjonssystemet selv ved lave energier. I biologiske reaksjonssystemer senker enzymer med katalytiske egenskaper således aktiveringsenergien til en bestemt kjemisk reaksjon og fungerer deretter som kjemiske katalysatorer. I katalysesammenheng øker sannsynligheten for en vellykket reaksjonsprosess på den ene siden, og på den annen side øker også reaksjonshastigheten. Et skifte i den kjemiske likevekten skjer ikke i løpet av katalysen. Kjemi skiller homogen katalyse fra heterogen katalyse. Biokatalyse tilsvarer verken den ene eller den andre formen. Det er en uavhengig form for katalyse.
Funksjon og oppgave
Biokatalyse tilsvarer veiledning, omdannelse eller akselerasjon av kjemiske reaksjoner i det biologiske miljøet. Enzymer fungerer som biologiske katalysatorer i denne prosessen. Hvert enzym består i stor grad av proteinerhvorav noen er assosiert med en kofaktor. Nesten alle biokjemiske reaksjoner i levende organismer har en enzymatisk katalysator. Biokatalyse implementeres i bioteknologi ved hjelp av isolerte eller levende enzymer. Et eksempel på biokatalyse kan bli funnet i ølbryggerier, hvor biokatalytiske prosesser implementeres ved hjelp av bakterie, sopp eller gjær. Farmasøytisk industri bruker biokatalyse for å realisere ellers upraktiske reaksjoner. I menneskekroppen foregår det stadig katalysatorer der enzymer akselererer visse reaksjoner. Enzymer er for eksempel relevante for metabolismen av organismer og kontrollerer i stor grad biokjemiske reaksjoner i metabolske prosesser. De styrer fordøyelsen, for eksempel, men er også involvert i transkripsjon og replikasjon av DNA i form av polymeraser. Flertallet av alle biokjemiske reaksjoner vil forekomme i ubetydelig lave hastigheter i en levende organisme uten enzymer. Enzymer akselererer oppnåelsen av kjemisk likevekt uten å endre noe på likevekten. Et enzym har katalytisk aktivitet fordi det kan senke aktiveringsenergien i kjemiske reaksjoner. Denne energien tilsvarer mengden energi som må brukes på forhånd for å iverksette en reaksjon. Under reaksjonen endres substratet til energisk ugunstige overgangstilstander. Aktiveringsenergien tvinger substratet til overgangstilstand. Den katalytiske virkningen av enzymer griper inn på dette punktet i reaksjonen ved å stabilisere overgangstilstanden til substratet via ikke-kovalent interaksjoner. På denne måten kreves det betydelig mindre energi for å konvertere et substrat til overgangstilstanden. Av denne grunn konverterer substratet til sluttproduktet av reaksjonen med en høyere hastighet. Med disse katalytiske funksjonene anses enzymer å være de givende elementene for ethvert biokjemisk reaksjonsprodukt.
Sykdommer og lidelser
Når enzymer muterer eller ikke klarer å utføre sin katalytiske rolle av andre grunner, omfattende Helse konsekvenser satt i. Sykdomsgruppen av metabolske sykdommer inkluderer forskjellige forstyrrelser fra området mellomliggende operasjonsmetabolisme. Slike lidelser er enten medfødte eller ervervede. Metabolske sykdommer varierer mye i omfang og utbredelse. De manifesterer seg også klinisk på en svært heterogen måte. En slik lidelse er den utbredte vanlige sykdommen diabetes mellitus. Imidlertid inkluderer denne gruppen sykdommer også mye sjeldnere arvelige sykdommer med dødelig forløp. Osteopeni og det resulterende osteoporose kan også tilskrives metabolske forstyrrelser. De fleste medfødte sykdommer fra den overordnede gruppen av metabolske sykdommer tilsvarer genetisk bestemte enzymdefekter av forskjellige enzymer. Avhengig av det berørte enzymet, dets katalytiske funksjon og reaksjonsproduktet, kan enzymatiske mangler eller enzymmangel føre til at organer svikter, for eksempel. En relativt sjelden og medfødt metabolsk lidelse er Gauchers sykdom. Enzymet som er involvert i denne sykdommen er glukocerebrosidase eller glukocerebrosidase. I en sunn organisme nedbrytes dette enzymet eldre komponenter i cellemembran. i Gauchers sykdom, det er en mangel på dette viktige enzymet. Hvis enzymet ikke viser tilstrekkelig aktivitet, oppstår avsetning av membrankomponenter i lysosomene. Mer enn 200 mutasjoner av enzymet er dokumentert i Gauchers sykdom til dags dato. Graden av gjenværende enzymatisk aktivitet avhenger av mutasjonen av kodingen gen i hvert enkelt tilfelle. For eksempel kan sykdommen forårsake et fullstendig tap av enzymets funksjon. Imidlertid kan en funksjonell svak reduksjon av enzymatisk aktivitet også tenkes. De fleste pasienter med sykdommen viser manifestasjoner med hensyn til Indre organer så vel som med hensyn til nervesystemet.
