La actividad catalítica es el aumento de la velocidad y la energía de una reacción química por una sustancia que no cambia en sí misma en la reacción. En los sistemas biológicos, lo realizan enzimas que son esenciales para los procesos de la vida normal. Al reducir la energía necesaria para iniciar una reacción, las vías enzimáticas aumentan la velocidad a la que las células realizan funciones químicas esenciales. La catálisis se controla mediante la regulación de enzimas. Algunos de estos implican cambios en la estructura de la enzima, mientras que otros operan alterando el entorno celular en el que tiene lugar la actividad catalítica.
En química general, la actividad catalítica o catálisis es cualquier cambio – aumento o disminución – en la velocidad de una reacción por un agente que no cambia químicamente por el proceso. En la industria, esto puede significar cualquier número de agentes utilizados para aumentar la velocidad y el rendimiento de las reacciones, pero en bioquímica, la actividad catalítica se refiere al trabajo de las enzimas, las proteínas que se encuentran en todos los organismos y que median en la mayoría de las funciones celulares, incluido el metabolismo. Pocos o ningún proceso biológico ocurrirían a una velocidad suficiente para mantener la vida sin catálisis enzimática.
Algunas reacciones no ocurrirían en absoluto sin la actividad catalítica de las enzimas. Por lo general, muchas moléculas tienen una barrera de energía para reaccionar juntas. Llamada energía de activación, este límite debe superarse para que prosigan las reacciones químicas.
En algunos casos, un umbral de energía de activación alto significa que es poco probable que los reactivos reaccionen por sí solos o que lo hagan a un ritmo lento. Cuando las enzimas se unen temporalmente a uno o más reactivos, la energía de activación necesaria disminuye y la velocidad de reacción se acelera. Las enzimas también pueden inhibir la activación de otras enzimas y ralentizar el proceso.
La actividad enzimática a menudo da como resultado reacciones bioquímicas de múltiples pasos, cada una de las cuales depende de un catalizador diferente y dependen del producto del paso anterior. Físicamente, la actividad catalítica de muchas enzimas diferentes ocurre en el mismo orgánulo celular, lo que acelera la velocidad de reacción como resultado. Los cambios en el pH y la temperatura pueden, hasta cierto punto, trabajar en sinergia para aumentar el ritmo de la catálisis. Las temperaturas más allá de un cierto rango pueden dañar la estructura de las proteínas de una enzima, dejándola incapaz de actuar.
En los sistemas biológicos, la actividad catalítica está regulada por varios mecanismos diferentes. Las enzimas generalmente están hechas de proteínas precursoras inactivas, y estas se activan solo a través de la acción de otra enzima o un cambio ambiental, como el movimiento desde el interior de la célula hacia el exterior. La inhibición por retroalimentación reduce la catálisis cuando el producto de una o más vías enzimáticas se acumula en la célula, bloqueando una mayor liberación o fabricación de la enzima que catalizó la reacción inicial. De manera similar, cantidades reducidas de los productos de reacción aumentarán la producción de la enzima.