Catalase enzym: grundlæggende funktioner

Catalase - et enzym findes i næsten allelevende organismer. Hovedfunktionen er at katalysere nedbrydningshastigheden af ​​hydrogenperoxid til stoffer, der er harmløse for kroppen. Catalase er af stor betydning for cellernes vitale aktivitet, da det beskytter dem mod ødelæggelse ved aktive former for ilt.

Generelle oplysninger

Enzymetatalasen henviser til oxidoreduktaser - en stor klasse enzymer, der katalyserer overførslen af ​​elektroner fra det reducerende molekyle (donor) til det oxidationsmolekyle (acceptor).

Den optimale pH for katalase hos menneskerkroppen er ca. 7, men reaktionshastigheden ændrer sig ikke signifikant ved værdierne af hydrogenindekset fra 6,8 til 7,5. Den optimale pH for andre katalaser varierer fra 4 til 11, afhængigt af typen af ​​organisme. Den optimale temperatur varierer også, for en person er den ca. 37^cirka S.

Catalase er et af de hurtigste enzymer. Kun et molekyle af det kan konvertere millioner af hydrogenperoxidmolekyler til vand og ilt i et sekund. Fra enzymets synspunkt betyder dette, at catalasenzymet er kendetegnet ved et stort antal omdrejninger.

Strukturen af ​​enzymet

Catalase er en tetramer på firepolypeptidkæder, som hver har en længde på mere end 500 aminosyrer. Enzymet har fire grupper af porfyrheme, på grund af hvilke og reagerer med de aktive former for oxygen. Oxideret hæm er en protesgruppe af katalase.

Historie om opdagelse

Catalase var ikke kendt for forskere indtil 1818,mens Louis Jacques Tenar, en kemiker, der opdagede hydrogenperoxid i levende celler, ikke antog, at dens ødelæggelse skyldtes virkningen af ​​et tidligere ukendt biologisk stof.

I 1900 introducerede den tyske kemiker Oscar Lev førsttermen "catalase" til betegnelsen af ​​et mystisk stof, der nedbryder peroxid. Han formåede også at svare på spørgsmålet, hvor enzymet katalase er indeholdt. Som et resultat af mange eksperimenter viste Oscar Lev, at dette enzym er karakteristisk for næsten alle dyr og planteorganismer. I en levende celle, som mange andre enzymer, er catalase indeholdt i peroxisomer.

I 1937 var det for første gang muligt at krystalliserecatalase fra oksekød lever. I 1938 blev molekylets molekylvægt bestemt til at være 250 kDa. I 1981 modtog forskere et billede af en tredimensionel struktur af bovinkatalase.

Katalyse af hydrogenperoxid

På trods af at hydrogenperoxid er et produkt af mange normale metaboliske processer, er det ikke harmløst for kroppen.

For at forhindre ødelæggelse af celler og væv,hydrogenperoxid skal hurtigt omdannes til et andet, mindre farligt stof til kroppen. Det er denne udfordring og klarer enzym katalase - det dekomponerer peroxidet til to molekyler af vandmolekyler og oxygenmolekyler.

Reaktionen af ​​nedbrydning af hydrogenperoxid i levende væv:

2 H₂O₂ → 2 H₂O + O₂

Molekylær mekanisme af peroxidspaltninghydrogen catalase enzym er endnu ikke blevet undersøgt. Det antages, at reaktionen foregår i to faser - i første fase binder jern i den protesiske gruppe af katalase sig til oxygenoxidets atom, mens et molekyle vand frigives. I andet trin reagerer det oxiderede hæm med et andet molekyle hydrogenperoxid, hvilket resulterer i dannelsen af ​​et andet molekyle vand og et molekyle oxygen.

På grund af denne virkning af enzymet katalase påhydrogenperoxid er tilstedeværelsen af ​​dette aktive stof i vævsprøver let at bestemme. For at gøre dette skal du blot tilføje en lille mængde hydrogenperoxid til prøven og observere reaktionen. Tilstedeværelsen af ​​et enzym indikeres ved dannelsen af ​​oxygenbobler. Denne reaktion er god, fordi den ikke kræver noget specielt udstyr eller værktøj - det kan observeres med det blotte øje.

Det er værd at bemærke, at ion af noget tungmetalkan virke som en ikke-konkurrencedygtig hæmmer af katalase. Derudover opfører alle kendte cyanider sig som en konkurrencedygtig katalasehæmmer, hvis der er meget hydrogenperoxid i vævene. Arsenater spiller rollen som aktivatorer.

ansøgning

Den nedbrydende effekt af katalasenzymet på hydrogenperoxid har fundet anvendelse i fødevareindustrien - dette enzym fjerner sig fra mælken H₂Oh₂ før du laver osten. En anden anvendelse er speciel mademballage, som beskytter produkterne mod oxidation. Catalase bruges også i tekstilindustrien til at fjerne hydrogenperoxid fra væv.

Den bruges i små mængder ihygiejne af kontaktlinser. Nogle desinfektionsmidler har hydrogenperoxid i sammensætningen, og katalase anvendes til at opdele denne komponent, før genbrug af linserne.

aktivitet

Aktiviteten af ​​katalasenzymet afhænger af alderenkrop. I unge væv er enzymets aktivitet meget højere end i de gamle. Med alderen, både hos mennesker og dyr, falder aktiviteten af ​​katalase gradvist som et resultat af ældning af organer og væv.

Ifølge en nylig undersøgelse, et faldAktiviteten af ​​katalase er en af ​​de mulige årsager til graying af hår. Hydrogenperoxid er konstant dannet i menneskekroppen, men skader ikke - catalase nedbryder det hurtigt. Men hvis niveauet af dette enzym er reduceret, er det indlysende, at ikke alt hydrogenperoxid katalyseres af enzymet. Således misfarver det håret indefra, opløsning af naturlige farvestoffer. Denne uventede opdagelse bliver nu testet af forskere og vil måske spille en rolle i udviklingen af ​​stoffer, der suspenderer hårgraying.

</ p>