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Lexikon der Biologie: Katalyse

Katalyse w [von griech. katalysis = Auflösung; Adj. katalytisch], die Beschleunigung chemischer Reaktionen durch die Anwesenheit bestimmter, als Katalysatoren bezeichneter Stoffe ( vgl. Abb. ). Letztere gehen dabei unverändert aus dem Reaktionsablauf hervor. Die erste Katalyse (der Name stammt von J.J. von Berzelius, 1836) wurde 1823 von J.W. Döbereiner beobachtet, als er Wasserstoffgas durch Platinpulver zur Entzündung brachte. Durch die Katalyse wird die Reaktionsgeschwindigkeit, nicht aber das Reaktionsgleichgewicht verändert (chemisches Gleichgewicht). Die reaktionsbeschleunigende Wirkung von Katalysatoren beruht auf der Herabsetzung der Aktivierungsenergie der betreffenden chemischen Reaktion. Die katalytische Wirkung kann durch Aktivatoren gesteigert, durch Inhibitoren oder Katalysatorgifte vermindert werden. – Arten von Katalysen: a) homogene Katalyse: der Katalysator hat den gleichen Aggregatzustand wie die reagierenden Stoffe. b) heterogene Katalyse: der Katalysator ist meist fest, und die Reaktionspartner sind flüssig oder gasförmig. c) Mischkatalyse: 2 oder mehr Stoffe bilden den Katalysator. – Die meisten technischen Verfahren in der chemischen Industrie beruhen auf katalytischen Reaktionen, die einen rascheren Ablauf, die Einsparung von Prozeßstufen, höhere Ausbeuten am gewünschten Produkt und geringeren Energieaufwand durch mögliche Temperatur- oder Druckerniedrigung ermöglichen. Fast alle biochemischen Vorgänge in der Zelle (Stoffwechsel) laufen katalytisch ab. Als Katalysatoren wirken dabei die Enzyme (Biokatalysatoren). Paradebeispiel für den Vergleich von chemischer und biochemischer Katalyse ist die Reduktion molekularen Stickstoffs zu Ammonium (Stickstoffixierung), die chemisch durch das Haber-Bosch-Verfahren (C. Bosch, F. Haber), biochemisch durch die Nitrogenase stickstoffixierender Bakterien erfolgt. Autokatalyse.



Katalyse

Prinzip der Katalyse an einer katalytisch wirksamen Oberfläche: 1 Reaktionspartner AB und CD und katalytisch wirksame Oberfläche (bei Enzymen das aktive Zentrum); 2 Bindung und „Verzerrung“ des einen Reaktionspartners (AB); 3 Bindung des zweiten Reaktionspartners (CD) und auch dessen „Verzerrung“; 4 Kollision der beiden Reaktionspartner und Übertragung der Gruppe B aus Molekül AB auf das Molekül CD.
(Detaillierte Mechanismen der Enzymkatalyse: Enzyme.)

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