Η καταλυτική δραστηριότητα είναι η αύξηση του ρυθμού και της ενέργειας μιας χημικής αντίδρασης από μια ουσία που δεν αλλάζει η ίδια στην αντίδραση. Στα βιολογικά συστήματα, εκτελείται από ένζυμα που είναι απαραίτητα για τις φυσιολογικές διαδικασίες της ζωής. Μειώνοντας την απαραίτητη ενέργεια που απαιτείται για την έναρξη μιας αντίδρασης, τα ενζυματικά μονοπάτια αυξάνουν τον ρυθμό με τον οποίο τα κύτταρα εκτελούν βασικές χημικές λειτουργίες. Η κατάλυση ελέγχεται από ρυθμιστικά ένζυμα. Μερικά από αυτά περιλαμβάνουν αλλαγές στη δομή του ενζύμου, ενώ άλλα λειτουργούν αλλάζοντας το κυτταρικό περιβάλλον στο οποίο λαμβάνει χώρα η καταλυτική δραστηριότητα.
Στη γενική χημεία, η καταλυτική δραστηριότητα ή κατάλυση είναι οποιαδήποτε αλλαγή — αύξηση ή μείωση — στον ρυθμό μιας αντίδρασης από έναν παράγοντα που δεν μεταβάλλεται χημικά από τη διαδικασία. Στη βιομηχανία, αυτό μπορεί να σημαίνει οποιονδήποτε αριθμό παραγόντων που χρησιμοποιούνται για την αύξηση του ρυθμού και της απόδοσης των αντιδράσεων, αλλά στη βιοχημεία, η καταλυτική δραστηριότητα αναφέρεται στο έργο των ενζύμων, των πρωτεϊνών που βρίσκονται σε όλους τους οργανισμούς που μεσολαβούν στις περισσότερες κυτταρικές λειτουργίες, συμπεριλαμβανομένου του μεταβολισμού. Λίγες, αν και καθόλου, βιολογικές διεργασίες θα συνέβαιναν με ρυθμό επαρκή για τη διατήρηση της ζωής χωρίς ενζυματική κατάλυση.
Ορισμένες αντιδράσεις δεν θα συνέβαιναν καθόλου χωρίς την καταλυτική δραστηριότητα των ενζύμων. Συνήθως, πολλά μόρια έχουν ενεργειακό φραγμό για να αντιδρούν μαζί. Αυτό το όριο, που ονομάζεται ενέργεια ενεργοποίησης, πρέπει να ξεπεραστεί για να προχωρήσουν οι χημικές αντιδράσεις.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, ένα υψηλό όριο ενέργειας ενεργοποίησης σημαίνει ότι τα αντιδρώντα είναι απίθανο να αντιδράσουν μόνα τους ή θα το κάνουν με αργό ρυθμό. Όταν τα ένζυμα συνδέονται προσωρινά με ένα ή περισσότερα αντιδρώντα, η απαραίτητη ενέργεια ενεργοποίησης μειώνεται και ο ρυθμός αντίδρασης επιταχύνεται. Τα ένζυμα μπορούν επίσης να αναστείλουν την ενεργοποίηση άλλων ενζύμων και να επιβραδύνουν τη διαδικασία.
Η ενζυματική δραστηριότητα οδηγεί συχνά σε βιοχημικές αντιδράσεις πολλαπλών σταδίων, οι οποίες η καθεμία βασίζεται σε διαφορετικό καταλύτη και εξαρτάται από το προϊόν του προηγούμενου σταδίου. Φυσικά, η καταλυτική δραστηριότητα πολλών διαφορετικών ενζύμων εμφανίζεται στο ίδιο κυτταρικό οργανίδιο, επιταχύνοντας ως αποτέλεσμα τον ρυθμό αντίδρασης. Οι αλλαγές στο pH και στη θερμοκρασία μπορούν, ως ένα σημείο, να λειτουργήσουν σε συνέργεια για να αυξήσουν τον ρυθμό της κατάλυσης. Θερμοκρασίες πέρα από ένα συγκεκριμένο εύρος μπορεί να βλάψουν τη δομή των πρωτεϊνών ενός ενζύμου, καθιστώντας το ανίκανο για δραστηριότητα.
Στα βιολογικά συστήματα, η καταλυτική δραστηριότητα ρυθμίζεται από πολλούς διαφορετικούς μηχανισμούς. Τα ένζυμα συνήθως παράγονται από ανενεργές πρόδρομες πρωτεΐνες, και αυτές γίνονται ενεργές μόνο μέσω της δράσης ενός άλλου ενζύμου ή μιας περιβαλλοντικής αλλαγής, όπως η κίνηση από το εσωτερικό του κυττάρου προς το εξωτερικό. Η αναστολή ανάδρασης μειώνει την κατάλυση όταν το προϊόν μιας ή περισσότερων ενζυματικών οδών συσσωρεύεται στο κύτταρο, εμποδίζοντας την περαιτέρω απελευθέρωση ή την παραγωγή του ενζύμου που κατέλυσε την αρχική αντίδραση. Παρομοίως, μειωμένες ποσότητες των προϊόντων της αντίδρασης θα αυξήσουν την παραγωγή του ενζύμου.