Enzymet katalase: hovedtrekk

Katalase - et enzym som finnes i nesten alle levende organismer. Dens viktigste funksjon - å katalysere spaltningen av hydrogenperoksyd til uskadelige stoffer for organismen. Katalase er av stor betydning for livet av cellene, som beskytter dem fra ødeleggelse av reaktive oksygenforbindelser.

oversikt

Enzymet katalase er relatert til oksidoreduktasen - bred klasse av enzymer som katalyserer overføringen av elektroner fra reduksjons molekyl (donor) til den oksyderende molekyl (akseptor).

Den optimale pH-verdi for katalase i menneskekroppen er ca 7, men reaksjonshastigheten endrer seg ikke vesentlig ved verdier for hydrogenindeksen 6,8 til 7,5. PH-optimum for andre kata spenner fra 4 til 11, avhengig av hvilken type organisme. Den optimale temperatur er også forskjellig for en person er ca. 37 ^° C

Katalase - en av de raskest enzymer. Bare ett molekyl er i stand til å omdanne de millioner av molekyler av hydrogenperoksyd til vann og oksygen per sekund. I forhold til Enzymology hvilket betyr at et stort antall omdreininger som er karakteristiske for enzymet katalase.

struktur enzym

Katalase er en tetramer av fire polypeptidkjeder, som hver har mer enn 500 aminosyrer i lengde. Enzymet er sammensatt av fire grupper av heme porfyr, og gjennom hvilke reagerer med aktive oksygenarter. Det oksyderte heme prostetiske gruppe er en katalase.

History of oppdagelse

Katalase var ikke kjent for forskere 1818 år før Louis Jacques Thénard kjemiker oppdaget i levende celler av hydrogenperoksid ikke er foreslått at dens ødeleggelse på grunn av virkningen av en ukjent biologisk materiale.

I 1900, en tysk kjemiker, Oskar Leo først introduserte "katalase" sikt for å referere til en hemmelighets substans dekomponere peroksyd. Han var i stand til å svare på spørsmålet, hvor enzymet katalase inneholdt. Som et resultat av en rekke eksperimenter Oskar Leo viste at dette enzymet er karakteristisk for nesten alle dyr og planter. I levende celler, så vel som mange andre enzymer, er katalase inneholdes i peroxisomes.

I 1937 ble han den første til å krystallisere katalase fra biff leveren. 250 kD - molekylvekten av enzymet ble bestemt i 1,938. I 1981 forskere har fått bilder av tre-dimensjonale strukturen til bovin katalase.

Katalyse av hydrogenperoksyd

Til tross for det faktum at hydrogen peroxide - et produkt av mange normale metabolske prosesser, er det ikke ufarlig for kroppen.

For å hindre ødeleggelse av celler og vev, må hydrogenperoksyd raskt kan konverteres til andre, mindre farlig for legemet. Det er på denne utfordringen og klarer enzymet katalase - det spaltes peroksydet til to molekyler av vannmolekyler og oksygenmolekyler.

Omsetningen av hydrogenperoksyd nedbrytning i levende vev:

2 H ₂ O ₂ → 2 _H2O + _O2

Den molekylære mekanisme av spaltingen enzym av hydrogenperoksyd ved katalase er ennå ikke nøyaktig forstått. Det antas at reaksjonen finner sted i to trinn, - det første trinn består av jern katalaseaktivitet prostetisk gruppe bundet til et oksygenatom av peroksydet, genererer dette et molekyl vann. I det andre trinn blir oksydert heme interaksjon med et annet molekyl av hydrogenperoksyd, for derved å danne et annet molekyl av vann og ett molekyl av oksygen.

Gjennom denne virkningen av enzymet katalase for hydrogenperoksydet, blir nærværet av den aktive substans i vevsprøvene lett bestemmes. Til dette legger nok til testprøven en liten mengde hydrogenperoksyd, og observere reaksjonen. Nærværet av enzymet forteller det dannelsen av oksygenboblene. Denne reaksjonen er bra fordi den ikke krever noen spesielle verktøy eller utstyr - det kan sees med det blotte øye.

Det er verdt å merke seg at et ion av et hvilket som helst tungmetall kan fungere som en ikke-kompetitiv inhibitor av katalase. Dessuten oppfører seg alle kjente cyanid som en kompetitiv inhibitor av katalase, hvis i mange vev av hydrogenperoksyd. Arsenat virker som aktivatorer.

søknad

Virkningen av enzymet katalase dekomponerer hydrogenperoksyd har vært brukt i næringsmiddelindustrien, - ved hjelp av dette enzymet blir fjernet fra melk H ₂ O ₂ til fremstilling av ost. En annen anvendelse - spesielt matemballasje som beskytter produktet mot oksydasjon. Katalase er også brukt i tekstilindustrien for å fjerne hydrogenperoksyd fra tekstiler.

Den brukes i hygiene av kontaktlinser i små mengder. Noen desinfeksjonsmidler er sammensatt av hydrogenperoksyd og katalase benyttes til å skille denne komponenten før gjenbruk av linser.

aktivitet

Aktivitet av katalaseenzym avhenger av alderen av organismen. De unge vev av enzymaktiviteten er mye høyere enn i den gamle. Med alder i mennesker og i dyr katalaseaktivitet gradvis avtar som et resultat av aldring av vev og organer.

Ifølge en fersk undersøkelse, en nedgang på katalase aktivitet er en av de mulige årsakene til hår graying. Hydrogenperoksyd fremstilles kontinuerlig i menneskekroppen, men ingen skade - katalase spaltes det raskt. Men hvis nivået av dette enzymet er redusert, er det åpenbart at ikke alt hydrogenperoksyd som blir katalysert av enzymet. Dermed discolors fra innsiden av håret ved å oppløse naturlige fargestoffer. Denne uventede oppdagelsen testes nå av forskere, og kan spille en rolle i utviklingen av legemidler, suspen gråning av håret.