catálisis

los catálisis corresponde a la reducción de la energía de activación necesaria para las reacciones químicas y biológicas. La reducción catalítica en la cantidad de energía requerida es posible gracias a un catalizador que corresponde a una enzima en biología. En las enfermedades enzimáticas, las propiedades catalíticas de las enzimas pueden reducirse o incluso suprimirse.

¿Qué es la catálisis?

Las enzimas tienen funciones especiales en el cuerpo humano. Por muy diferente que sea la función de las enzimas individuales, básicamente todas tienen la misma tarea y tienen propiedades similares para cumplir con esta tarea. La principal tarea de todas las enzimas es la catálisis. Por tanto, la bioquímica dice que tienen propiedades catalíticas.

Traducido literalmente, catálisis significa "disolución". El foco de la catálisis es la energía de activación. Como tal, la química describe la cantidad de energía que es absolutamente necesaria en un sistema de reacción para la reacción química de ambos compañeros de reacción. Los catalizadores se utilizan para reducir la energía de activación y así permitir que ambos reactivos reaccionen en el sistema de reacción incluso a bajas energías. En los sistemas de reacción biológica, las enzimas con propiedades catalíticas reducen la energía de activación de una determinada reacción química y, en consecuencia, funcionan como catalizadores químicos.

En el contexto de una catálisis, por un lado, la probabilidad de un proceso de reacción exitoso aumenta y, por otro lado, la velocidad de la reacción a veces aumenta. Un cambio en el equilibrio químico no ocurre en el contexto de la catálisis.

La química distingue la catálisis homogénea de la catálisis heterogénea. La biocatálisis no corresponde ni a una ni a otra forma. Es una forma independiente de catálisis.

Función y tarea

La biocatálisis corresponde al control, implementación o aceleración de reacciones químicas en un ambiente biológico. Las enzimas actúan como catalizadores biológicos en este proceso. Cada enzima consta principalmente de proteínas, algunas de las cuales están asociadas con un cofactor. Casi todas las reacciones bioquímicas en los organismos vivos tienen un catalizador enzimático.

La biocatálisis se implementa en biotecnología utilizando enzimas vivas o aisladas. Un ejemplo de biocatálisis se puede encontrar en las cervecerías, donde se implementan procesos biocatalíticos utilizando bacterias, hongos o levaduras. La industria farmacéutica utiliza biocatálisis para lograr reacciones que de otro modo serían impracticables.

En el cuerpo humano, la catálisis se lleva a cabo constantemente, en la que las enzimas aceleran ciertas reacciones. Las enzimas son relevantes para el metabolismo de los organismos, por ejemplo, y controlan en gran medida las reacciones bioquímicas en los procesos metabólicos. Controlan la digestión, por ejemplo, pero también participan en la transcripción y replicación del ADN en forma de polimerasas.

La mayoría de todas las reacciones bioquímicas ocurrirían en un organismo vivo sin enzimas a una velocidad insignificante. Las enzimas aceleran el logro del equilibrio químico sin cambiar nada en el equilibrio.

Una enzima tiene actividad catalítica porque puede reducir la energía de activación en reacciones químicas. Esta energía corresponde a la cantidad de energía que debe aplicarse de antemano para iniciar una reacción. Durante la reacción, el sustrato cambia a estados de transición energéticamente desfavorables. La energía de activación fuerza al sustrato a su estado de transición. El efecto catalítico de las enzimas interviene en este punto de la reacción estabilizando el estado de transición del sustrato mediante interacciones no covalentes. De esta manera, se requiere significativamente menos energía para convertir un sustrato en el estado de transición. Debido a esto, el sustrato se convierte en el producto final de la reacción a una velocidad más rápida. Con estas funciones catalíticas, se considera que las enzimas son los elementos de nivelación del camino para cada producto de reacción bioquímica.

Enfermedades y dolencias

Si las enzimas mutan o dejan de desempeñar su función catalítica de manera adecuada por otras razones, existen importantes consecuencias para la salud. El grupo de enfermedades metabólicas incluye diversos trastornos del área del metabolismo operativo intermedio. Estos trastornos son congénitos o adquiridos.

Las enfermedades metabólicas varían mucho en su extensión y propagación. Clínicamente también se manifiestan de forma muy heterogénea. Un trastorno relacionado es, por ejemplo, la diabetes mellitus, una enfermedad generalizada. Sin embargo, enfermedades hereditarias mucho más raras con un curso letal también entran en este grupo de enfermedades. La osteopenia y la osteoporosis resultante también se remontan a enfermedades metabólicas.

La mayoría de las enfermedades congénitas del grupo superior de enfermedades metabólicas corresponden a defectos genéticos en varias enzimas. Dependiendo de la enzima de que se trate, su función catalítica y su producto de reacción, los defectos enzimáticos o las deficiencias enzimáticas pueden, por ejemplo, hacer que los órganos fallen.

La enfermedad de Gaucher es una enfermedad metabólica hereditaria y relativamente rara. En el contexto de esta enfermedad, la enzima afectada es la glucocerebrosidasa o glucocerebrosidasa. Esta enzima descompone los componentes envejecidos de la membrana celular en un organismo sano. La enfermedad de Gaucher es deficiente en esta importante enzima. Si la enzima no muestra suficiente actividad, se produce la deposición de componentes de la membrana dentro de los lisosomas. Hasta ahora se han documentado más de 200 mutaciones de la enzima en el contexto de la enfermedad de Gaucher. El grado de actividad enzimática residual depende de la mutación del gen codificante en el caso individual. La enfermedad puede, por ejemplo, hacer que la enzima falle por completo. Sin embargo, también es concebible una reducción funcionalmente débil de la actividad enzimática. La mayoría de los pacientes con la enfermedad muestran manifestaciones tanto de órganos internos como del sistema nervioso.