Activitatea catalitică este creșterea vitezei și energiei unei reacții chimice de către o substanță care nu este ea însăși modificată în reacție. În sistemele biologice, este realizat de enzime care sunt esențiale pentru procesele normale de viață. Prin scăderea energiei necesare pentru a iniția o reacție, căile enzimatice cresc viteza cu care celulele îndeplinesc funcții chimice esențiale. Cataliza este controlată de enzime de reglare. Unele dintre acestea implică modificări ale structurii enzimei, în timp ce altele operează prin modificarea mediului celular în care are loc activitatea catalitică.
În chimia generală, activitatea catalitică sau cataliză este orice modificare – creștere sau scădere – a vitezei unei reacții de către un agent care nu este modificat chimic de către proces. În industrie, aceasta poate însemna orice număr de agenți utilizați pentru a crește viteza și randamentul reacțiilor, dar în biochimie, activitatea catalitică se referă la munca enzimelor, proteinele găsite în toate organismele care mediază majoritatea funcțiilor celulare, inclusiv metabolismul. Puține procese biologice, dacă nu există, ar avea loc într-un ritm suficient pentru a susține viața fără cataliză enzimatică.
Unele reacții nu s-ar întâmpla deloc fără activitatea catalitică a enzimelor. De obicei, multe molecule au o barieră energetică pentru a reacționa împreună. Numită energie de activare, această limită trebuie depășită pentru ca reacțiile chimice să continue.
În unele cazuri, un prag ridicat de energie de activare înseamnă că este puțin probabil ca reactanții să reacționeze singuri sau că o vor face într-un ritm lent. Când enzimele se leagă temporar de unul sau mai mulți reactanți, energia de activare necesară este scăzută, iar viteza de reacție se accelerează. De asemenea, enzimele pot inhiba activarea altor enzime și pot încetini procesul.
Activitatea enzimatică duce adesea la reacții biochimice în mai multe etape, care se bazează fiecare pe un catalizator diferit și sunt condiționate de produsul etapei precedente. Din punct de vedere fizic, activitatea catalitică a multor enzime diferite are loc în același organel celular, accelerând astfel viteza de reacție. Modificările pH-ului și ale temperaturii pot, până la un punct, să lucreze în sinergie pentru a crește ritmul de cataliză. Temperaturile dincolo de un anumit interval pot deteriora structura proteinelor unei enzime, făcând-o incapabilă de activitate.
În sistemele biologice, activitatea catalitică este reglată de mai multe mecanisme diferite. Enzimele sunt de obicei făcute din proteine precursoare inactive, iar acestea devin active numai prin acțiunea unei alte enzime sau printr-o modificare a mediului, cum ar fi mișcarea din interiorul celulei spre exterior. Inhibarea feedback-ului reduce cataliza atunci când produsul uneia sau mai multor căi enzimatice se acumulează în celulă, blocând eliberarea ulterioară sau fabricarea enzimei care a catalizat reacția inițială. În mod similar, cantitățile reduse de produși de reacție vor crește producția de enzimă.