Το ένζυμο καταλάση: κύρια χαρακτηριστικά

Η καταλάση - ένα ένζυμο που βρίσκεται σχεδόν σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς. η κύρια λειτουργία του - για την κατάλυση της αποσύνθεσης του υπεροξειδίου του υδρογόνου σε αβλαβείς ουσίες για τον οργανισμό. Η καταλάση είναι μεγάλης σημασίας για τη ζωή των κυττάρων, όπως τα προστατεύει από την καταστροφή από αντιδραστικά είδη οξυγόνου.

Επισκόπηση

Το ένζυμο καταλάση αναφέρεται σε οξειδορεδουκτάσης - ευρεία τάξη ενζύμων που καταλύουν τη μεταφορά ηλεκτρονίων από το αναγωγικό μόριο (δότης) στο οξειδωτικό μόριο (δέκτη).

Το βέλτιστο ρΗ για την καταλάση στο ανθρώπινο σώμα είναι περίπου 7, ωστόσο, ο ρυθμός αντίδρασης δεν αλλάζει σημαντικά σε τιμές του δείκτη υδρογόνου από 6,8 έως 7,5. Το βέλτιστο ρΗ για άλλες καταλάσες που κυμαίνονται από 4 έως 11, ανάλογα με τον τύπο του οργανισμού. Η βέλτιστη θερμοκρασία είναι επίσης διαφορετική για ένα άτομο είναι περίπου 37 ^° C

Η καταλάση - μία από τις ταχύτερα ενζύμων. Μόνο ένα μόριο είναι σε θέση να μετατρέψει τα εκατομμύρια των μορίων του υπεροξειδίου του υδρογόνου σε νερό και οξυγόνο ανά δευτερόλεπτο. Από την άποψη της ενζυμολογίας πράγμα που σημαίνει ότι ένας μεγάλος αριθμός των περιστροφών χαρακτηριστικό του ενζύμου καταλάση.

ενζύμου δομή

Η καταλάση είναι ένα τετραμερές τεσσάρων αλυσίδων πολυπεπτιδίου, καθένα από τα οποία έχει περισσότερα από 500 αμινοξέα σε μήκος. Το ένζυμο αποτελείται από τέσσερις ομάδες αίμης πορφυρίτη, και μέσω της οποίας αντιδρά με ενεργά είδη οξυγόνου. Η οξειδωμένη ομάδα αίμης προσθετική είναι ένα καταλάση.

Η ιστορία της ανακάλυψης

Καταλάση δεν ήταν γνωστό στους επιστήμονες 1818 χρόνια μέχρι Louis Jacques Thénard χημικός ανακαλύφθηκε σε ζωντανά κύτταρα του υπεροξειδίου του υδρογόνου δεν προτείνεται ότι η καταστροφή της λόγω της δράσης ενός άγνωστου βιολογικού υλικού.

Το 1900, ένας Γερμανός χημικός, Oskar Leo εισήγαγε για πρώτη φορά το «καταλάση» όρος για να αναφερθεί σε μια μυστηριώδη ουσία αποσύνθεση του υπεροξειδίου. Ήταν σε θέση να απαντήσει στο ερώτημα, όπου το ένζυμο καταλάση περιείχε. Ως αποτέλεσμα των πολλών πειραμάτων Oskar Leo έδειξε ότι το ένζυμο αυτό είναι χαρακτηριστικό σχεδόν όλων των ζώων και των φυτών. Σε ζωντανά κύτταρα, καθώς και πολλά άλλα ένζυμα, η καταλάση περιέχεται σε περοξεισώματα.

Το 1937 ήταν ο πρώτος για να κρυσταλλώσει καταλάση από το βοδινό συκώτι. 250 kD - μοριακό βάρος του ενζύμου προσδιορίστηκε το 1938. Το 1981 οι επιστήμονες έχουν λάβει τις εικόνες της τρισδιάστατης δομής των βοοειδών καταλάση.

Η κατάλυση του υπεροξειδίου του υδρογόνου

Παρά το γεγονός ότι το υπεροξείδιο του υδρογόνου - ένα προϊόν πολλών κανονικών μεταβολικών διαδικασιών, δεν είναι ακίνδυνη για το σώμα.

Για να αποφευχθεί η καταστροφή των κυττάρων και των ιστών, το υπεροξείδιο του υδρογόνου πρέπει να μετατραπεί γρήγορα σε άλλα, λιγότερο επικίνδυνα για το σώμα. Είναι σε αυτήν την πρόκληση και τα καταφέρνει ένζυμο καταλάση - αποσυντίθεται το υπεροξείδιο σε δύο μόρια των μορίων του νερού και τα μόρια του οξυγόνου.

Η αντίδραση του υπεροξειδίου του υδρογόνου αποσύνθεσης σε ζωντανούς ιστούς:

2 _{Η2Ο 2} → 2 H ₂ O + O ₂

Ο μοριακός μηχανισμός του ενζύμου διάσπασης του υπεροξειδίου του υδρογόνου από καταλάση δεν είναι ακόμη ακριβώς κατανοητή. Υποτίθεται ότι η αντίδραση λαμβάνει χώρα σε δύο στάδια - το πρώτο στάδιο αποτελείται από σίδηρο καταλάσης προσθετικής ομάδα συνδεδεμένη με ένα άτομο οξυγόνου του υπεροξειδίου, αυτό δημιουργεί ένα μόριο νερού. Στο δεύτερο στάδιο η οξειδωμένη αλληλεπιδράσεως της αίμης με ένα άλλο μόριο υπεροξειδίου του υδρογόνου, σχηματίζοντας έτσι ένα άλλο μόριο νερού και ένα μόριο οξυγόνου.

Μέσω αυτής της δράσης του ενζύμου καταλάσης για την υπεροξειδίου του υδρογόνου, η παρουσία της δραστικής ουσίας στα δείγματα ιστού προσδιορίζεται εύκολα. Σε αυτό προσθέστε αρκετό στη δοκιμή δείγμα μια μικρή ποσότητα υπεροξειδίου του υδρογόνου και παρατηρήστε την αντίδραση. Η παρουσία του ενζύμου λέει ο σχηματισμός φυσαλίδων οξυγόνου. Αυτή η αντίδραση είναι καλό, διότι δεν απαιτεί ειδικά εργαλεία ή εξοπλισμό - μπορεί να φαίνονται με γυμνό μάτι.

Αξίζει να σημειωθεί ότι ένα ιόν οποιουδήποτε βαρέων μετάλλων μπορεί να δράσει ως μη ανταγωνιστικός αναστολέας της καταλάσης. Επιπλέον, όλα τα γνωστά κυανιούχο συμπεριφέρεται ως ανταγωνιστικός αναστολέας της καταλάσης, αν σε πολλούς ιστούς του υπεροξειδίου του υδρογόνου. Αρσενικικού δρουν ως ενεργοποιητές.

εφαρμογή

Δράση του ενζύμου καταλάση αποσυνθέτει το υπεροξείδιο του υδρογόνου έχει χρησιμοποιηθεί στη βιομηχανία τροφίμων - χρησιμοποιώντας αυτό το ένζυμο αφαιρείται από το γάλα _{Η2Ο 2} προς την παρασκευή του τυριού. Μια άλλη εφαρμογή - ειδική συσκευασία τροφίμων που προστατεύει το προϊόν από την οξείδωση. Η καταλάση χρησιμοποιείται επίσης στην υφαντουργία για την αφαίρεση του υπεροξειδίου του υδρογόνου από τα υφάσματα.

Χρησιμοποιείται στην υγιεινή των φακών επαφής σε μικρές ποσότητες. Μερικά απολυμαντικά αποτελούνται από υπεροξείδιο του υδρογόνου και η καταλάση χρησιμοποιείται για να χωρίσει το συστατικό αυτό πριν από την επαναχρησιμοποίησή τους φακούς.

δραστηριότητα

Δραστικότητα του ενζύμου καταλάσης εξαρτάται από την ηλικία του οργανισμού. Οι νέοι ιστοί της δραστικότητας του ενζύμου είναι πολύ υψηλότερη από ό, τι στην παλιά. Με την ηλικία σε ανθρώπους και σε ζώα δραστικότητα καταλάσης μειώνεται σταδιακά ως αποτέλεσμα της γήρανσης των ιστών και οργάνων.

Σύμφωνα με μια πρόσφατη μελέτη, η μείωση της δραστηριότητας καταλάσης είναι μία από τις πιθανές αιτίες της γήρανσης των μαλλιών. Το υπεροξείδιο του υδρογόνου παράγεται συνεχώς στο ανθρώπινο σώμα, αλλά δεν κάνει κακό - καταλάση αποσυντίθεται γρήγορα. Αλλά αν το επίπεδο αυτού του ενζύμου μειώνεται, είναι προφανές ότι δεν είναι όλα το υπεροξείδιο του υδρογόνου καταλύεται από το ένζυμο. Έτσι, αποχρωματίζεται από το εσωτερικό της τρίχας με διάλυση φυσικές βαφές. Αυτή η απροσδόκητη ανακάλυψη στιγμή δοκιμάζεται από τους ερευνητές, και μπορεί να παίζει ρόλο στην ανάπτυξη φαρμάκων, αναστολή γκριζάρισμα των μαλλιών.