Enzymet katalase: hovedtræk

Katalase - et enzym, der findes i næsten alle levende organismer. Dets vigtigste funktion - at katalysere nedbrydningen af hydrogenperoxid til uskadelige stoffer for organismen. Katalase er af stor betydning for livet i cellerne, som beskytter dem mod ødelæggelse ved reaktive ilt arter.

oversigt

Enzymet katalase angår oxidoreduktase - bred klasse af enzymer, som katalyserer overførslen af elektroner fra den reducerende molekyle (donor) til oxidant molekyle (acceptor).

Den optimale pH for katalase i den menneskelige krop er ca. 7 imidlertid reaktionshastigheden er ikke væsentligt ved værdier af hydrogen indeks fra 6.8 til 7,5. PH-optimum for andre katalaser fra 4 til 11, afhængigt af typen af organismen. Den optimale temperatur er også forskellig for en person er ca. 37 ^° C

Catalase - en af de hurtigste enzymer. Kun ét molekyle kan omdanne sine millioner af molekyler af hydrogenperoxid til vand og oxygen per sekund. I form af enzymologi hvilket betyder, at et stort antal omdrejninger karakteristiske af enzymet katalase.

struktur enzym

Catalase er en tetramer af fire polypeptidkæder, som hver har mere end 500 aminosyrer i længde. Enzymet er sammensat af fire grupper af hæm porfyr, og gennem hvilken reagerer med aktive oxygenarter. Det oxiderede hæm prostetisk gruppe er en katalase.

Historien om opdagelsen

Katalase var ikke kendt for forskere 1818 år indtil Louis Jacques Thénard kemiker opdaget i levende celler af hydrogenperoxid ikke foreslås, at dens ødelæggelse på grund af virkningen af et ukendt biologisk materiale.

I 1900, en tysk kemiker, Oskar Leo først indførte "katalase" betegnelse for en mystisk substans nedbrydes peroxid. Han var i stand til at besvare spørgsmålet, hvor enzymet katalase indeholdt. Som et resultat af talrige eksperimenter Oskar Leo afslørede, at dette enzym er karakteristisk for næsten alle dyr og planter. I levende celler, såvel som mange andre enzymer, er katalase indeholdt i peroxisomer.

I 1937 var han den første til at krystallisere katalase fra okselever. 250 kD - molekylvægt af enzymet blev bestemt i 1938. I 1981 forskere har modtaget billeder af tredimensionelle struktur af bovin katalase.

Katalyse af hydrogenperoxid

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

At forhindre ødelæggelsen af celler og væv, skal hydrogenperoxid hurtigt kan omdannes til andre, mindre farlige for kroppen. Det er denne udfordring og klarer enzym katalase - det dekomponerer peroxidet til to molekyler af vandmolekyler og oxygenmolekyler.

Omsætningen af hydrogenperoxid nedbrydning i levende væv:

2 H ₂ O ₂ → 2 _H2O + _O2

Den molekylære mekanisme for spaltningsenzymet af hydrogenperoxid ved katalase er endnu ikke nøjagtigt forstået. Det antages, at reaktionen finder sted i to trin - første trin bestående af jern katalase prostetisk gruppe bundet til et oxygenatom af peroxidet, dette genererer et molekyle vand. I det andet trin det oxiderede hæm interagere med et andet molekyle af hydrogenperoxid, hvorved der dannes et andet molekyle af vand og ét molekyle af oxygen.

Gennem denne indvirkning af enzymet katalase for hydrogenperoxid er tilstedeværelsen af det aktive stof i vævsprøverne let bestemmes. Til denne tilføjelse nok til testprøven en lille mængde hydrogenperoxid og observere reaktionen. Tilstedeværelsen af enzymet fortæller dannelsen af oxygenbobler. Denne reaktion er godt, fordi det ikke kræver specialværktøj eller udstyr - det kan ses med det blotte øje.

Det er værd at bemærke, at en ion af en tungmetal kan virke som en ikke-konkurrerende inhibitor af katalase. Desuden er alle kendt cyanid opfører sig som en kompetitiv inhibitor af katalase, hvis i mange væv i hydrogenperoxid. Arsenater fungere som aktivatorer.

ansøgning

Indvirkning af enzymet katalase dekomponerer hydrogenperoxid er blevet anvendt i fødevareindustrien - ved hjælp af dette enzym fjernes fra mælk H ₂ O ₂ til fremstillingen af ost. Et andet program - særlige fødevarer emballage, der beskytter produktet mod oxidation. Katalase anvendes også i tekstilindustrien til fjernelse af hydrogenperoxid fra tekstiler.

Det anvendes i hygiejne af kontaktlinser i små mængder. Nogle desinfektionsmidler er sammensat af hydrogenperoxid og katalase bruges til at adskille denne komponent før genbruge linserne.

aktivitet

Aktivitet af katalaseenzym afhænger af alder af organismen. De unge væv af enzymaktiviteten er meget højere end i den gamle. Med alderen hos mennesker og i dyr katalaseaktivitet aftager gradvist som følge af ældning af væv og organer.

Ifølge en nylig undersøgelse, et fald på katalaseaktivitet er en af de mulige årsager til hår grånende. Hydrogenperoxid produceres kontinuerligt i den menneskelige krop, men ingen skade - katalase dekomponerer den hurtigt. Men hvis niveauet af dette enzym er reduceret, er det indlysende, at ikke alle hydrogenperoxidet katalyseres af enzymet. Således er det misfarves inde fra håret ved at opløse naturlige farvestoffer. Denne uventede opdagelse i øjeblikket testet af forskere, og kan spille en rolle i udviklingen af lægemidler, suspendere grånende hår.