Biokatalyyttit

Biokatalyytit ovat aineita, jotka nopeuttavat kemiallisia reaktioita biologisissa järjestelmissä. Ne ovat luonnossa esiintyviä molekyylejä, joista yleisimpiä ovat entsyymit. Entsyymit ovat proteiinipohjaisia biokatalyyttejä, jotka ovat erittäin spesifisiä tiettyjen reaktioiden suhteen. Ne voivat nopeuttaa reaktioita miljoonia tai jopa miljardeja kertoja verrattuna reaktioihin ilman katalyyttiä. Muita biokatalyyttejä ovat esimerkiksi ribotsyymit, jotka ovat RNA-molekyylejä, jotka pystyvät katalysoimaan kemiallisia reaktioita.

Biokatalyyttien toimintamekanismi perustuu usein niiden aktiiviseen keskukseen, joka on tietynlainen tasku tai ura molekyylissä. Tähän aktiiviseen keskukseen sitoutuu substraatti, eli reaktioon osallistuva molekyyli. Sitoutumisen jälkeen biokatalyytti muuttaa substraatin rakennetta tai sen ympäristöä siten, että reaktio tapahtuu helpommin. Tämä voi tapahtua esimerkiksi alentamalla reaktion aktivaatioenergiaa. Kun reaktio on valmis, tuote irtoaa biokatalyytista, joka voi sitten osallistua uuteen reaktioon.

Biokatalyyttejä hyödynnetään laajasti teollisuudessa ja biotekniikassa. Niitä käytetään esimerkiksi lääkkeiden valmistuksessa, elintarvikkeiden tuotannossa (esim. juustonvalmistus, oluen paniminen) ja pesuaineissa. Biokatalyyttien etuja ovat niiden korkea spesifisyys, kyky toimia miedommissa olosuhteissa (matalampi lämpötila ja paine) verrattuna perinteisiin kemiallisiin katalyytteihin sekä ympäristöystävällisyys, sillä ne ovat yleensä biohajoavia ja vähemmän myrkyllisiä. Tutkimus pyrkii jatkuvasti löytämään uusia biokatalyyttejä ja optimoimaan niiden käyttöä erilaisissa sovelluksissa.