Eine Synthase ist ein spezifischer Enzymtyp, der synthetische chemische Reaktionen katalysiert oder chemische Reaktionen, bei denen sich eine Reihe von Reaktanten zu einem Produkt verbinden. Ein Enzym ist eine übliche Art von Protein; verschiedene Enzyme katalysieren verschiedene und im Allgemeinen hochspezifische chemische Reaktionen, die synthetischer Natur sein können oder nicht. Katalyse ist ein chemischer Prozess, bei dem ein Katalysator den Energiebedarf einer chemischen Reaktion reduziert und dadurch die Reaktion stark beschleunigt. Es ist wichtig zu beachten, dass ein Katalysator nicht wirklich durch eine chemische Reaktion verbraucht wird, so dass ein Enzym wie die Synthase die gleiche Art von chemischer Reaktion viele Male katalysieren kann.
Synthase-Enzyme gehören zu einer größeren Familie von Enzymen, die als Ligase-Enzyme bekannt sind. Eine Ligase ist ein Enzym, das die Bildung neuer chemischer Bindungen zwischen zuvor getrennten Molekülen katalysiert. Obwohl es viele verschiedene Arten von Ligasen gibt, konzentriert sich die Ligasenfamilie hauptsächlich auf wenige verschiedene Arten von chemischen Bindungen, die besonders häufig bei biochemischen Reaktionen vorkommen. Solche Bindungen umfassen Kohlenstoff-Kohlenstoff-, Kohlenstoff-Sauerstoff- und Kohlenstoff-Stickstoff-Bindungen. Kohlenstoff ist das wichtigste aller gewöhnlichen Atome, die bei biochemischen Reaktionen in Organismen auftreten, daher sind viele Enzyme darauf ausgerichtet, sicherzustellen, dass es richtig bindet, um essentielle organische Moleküle zu bilden.
Ein Beispiel für einen gebräuchlichen und wichtigen Synthasetyp ist die Adenosintriphosphat (ATP)-Synthase. ATP-Synthase ist ein umfassender Name für jedes Enzym, das die Synthese von ATP katalysiert, einem der wichtigsten energiehaltigen Moleküle, die im Zellstoffwechsel verwendet werden. ATP wird durch die Synthese von Adenosindiphosphat oder Adenosinmonophosphat und einer oder mehreren anorganischen Phosphatgruppen gebildet. Die ATP-Synthase katalysiert die Synthese dieser Moleküle, wodurch die Energiebarriere der Reaktion stark reduziert und die ATP-Synthese energetisch machbar wird. Es wird noch etwas Energie benötigt, damit die Synthesereaktion abläuft, aber die Anwesenheit eines Enzyms stellt sicher, dass der Energiebedarf die Reaktion nicht daran hindert, mit der geeigneten Geschwindigkeit voranzuschreiten.
Synthasen und andere Enzyme werden häufig in der Biochemie, Biologie und organischen Chemie untersucht, da ihre genaue Rolle in vielen wichtigen chemischen Prozessen noch nicht vollständig verstanden ist. Enzyme wie Synthase sind in den Gesundheitswissenschaften von großer Bedeutung, da viele der von ihnen katalysierten Reaktionen für die Ursache oder Vorbeugung verschiedener Krankheiten und Krankheiten wichtig sind. Das Erlernen ihrer besonderen Wirkmechanismen kann es Gesundheitswissenschaftlern ermöglichen, ihre Maßnahmen zur Bekämpfung solcher Krankheiten zu verstärken oder einzuschränken.