Katalaasi on entsyymi, jota löytyy melkein kaikistaelävät organismit. Sen päätehtävä on katalysoida vetyperoksidin hajoamista aineiksi, jotka ovat vaarattomia keholle. Katalaasilla on suuri merkitys solujen elintärkeille toiminnoille, koska se suojaa niitä reaktiivisten happilajien tuhoamiselta.
Entsyymikataalaasi kuuluu oksidoreduktaaseihin - laajaan entsyymiluokkaan, joka katalysoi elektronien siirtymistä pelkistävästä aineesta (luovuttaja) hapettavaan molekyyliin (akseptori).
Optimaalinen pH katalaasin toimimiseksi ihmisessäkeho on noin 7, mutta reaktionopeus ei muutu merkittävästi vetyindeksin ollessa 6,8 - 7,5. Optimaalinen pH-arvo muille katalaaseille vaihtelee välillä 4 - 11 riippuen organismin tyypistä. Optimaalinen lämpötila vaihtelee myös, ihmiselle se on noin 37 ° Cnoin S.
Katalaasi on yksi nopeimmista entsyymeistä.Vain yksi sen molekyyleistä pystyy muuttamaan miljoonia vetyperoksidimolekyylejä vedeksi ja hapeksi sekunnissa. Entsyymologiselta kannalta tämä tarkoittaa, että katalaasientsyymille on ominaista suuri määrä kierroksia.
Katalaasi on neljän tetrameeripolypeptidiketjut, joista kukin on yli 500 aminohapon pituinen. Entsyymi sisältää neljä porfyyrihemiryhmää, joiden ansiosta se reagoi reaktiivisten happilajien kanssa. Hapetettu hemi on katalaasin proteesiryhmä.
Katalaasi ei ollut tiedossa tiedemiehille vasta vuonna 1818,kunnes vetyperoksidia elävistä soluista löytänyt kemisti Louis Jacques Thénard ehdotti, että sen tuhoutuminen liittyi aiemmin tuntemattoman biologisen aineen toimintaan.
Vuonna 1900 saksalainen kemisti Oscar Leo esitteli ensimmäisenätermi "katalaasi" salaperäiselle aineelle, joka hajottaa peroksidia. Hän onnistui myös vastaamaan kysymykseen, missä katalaasientsyymi on. Lukuisten kokeiden tuloksena Oscar Lev paljasti, että tämä entsyymi on ominaista melkein kaikille eläin- ja kasvi-organismeille. Elävässä solussa, kuten monet muut entsyymit, katalaasi sisältyy peroksisomeihin.
Vuonna 1937 onnistui ensimmäistä kertaa kiteytyäkatalaasi naudan maksasta. Vuonna 1938 määritettiin entsyymin molekyylipaino - 250 kDa. Vuonna 1981 tutkijat saivat kuvan naudan katalaasin kolmiulotteisesta rakenteesta.
Huolimatta siitä, että vetyperoksidi on monien normaalien aineenvaihduntaprosessien tuote, se ei ole vaaraton elimistölle.
Vetyperoksidin hajoaminen elävissä kudoksissa:
2 H2oi2 → 2 H2O + O2
Peroksidin hajoamisen molekyylimekanismivetyä katalysaasientsyymillä ei ole vielä tutkittu tarkasti. Oletetaan, että reaktio tapahtuu kahdessa vaiheessa - ensimmäisessä vaiheessa katalaasin proteesiryhmässä oleva rauta sitoutuu peroksidin happiatomiin ja yksi vesimolekyyli vapautuu. Toisessa vaiheessa hapettunut hem on vuorovaikutuksessa toisen vetyperoksidimolekyylin kanssa, mikä johtaa toisen vesimolekyylin ja yhden happimolekyylin muodostumiseen.
Tämän entsyymikatalaasin vaikutuksen vuoksivetyperoksidia, tämän vaikuttavan aineen läsnäolo kudosnäytteissä on helppo määrittää. Tätä varten riittää, että lisätään pieni määrä vetyperoksidia testinäytteeseen ja tarkkaillaan reaktiota. Entsyymin läsnäolo osoitetaan happikuplien muodostumisella. Tämä reaktio on hyvä, koska se ei vaadi erityisiä laitteita tai työkaluja - se voidaan havaita paljaalla silmällä.
On huomattava, että minkä tahansa raskasmetallin ionivoi toimia ei-kilpailukykyisenä katalaasin estäjänä. Lisäksi tunnettu syanidi käyttäytyy kilpailevana katalaasin estäjänä, jos kudoksissa on paljon vetyperoksidia. Arsenateilla on aktivaattoreiden rooli.
Katalaasientsyymin hajoava vaikutus vetyperoksidiin on löydetty sovelluksesta elintarviketeollisuudessa - tämän entsyymin avulla se poistetaan maidosta H2oi2 ennen juuston valmistamista.Toinen käyttö on erityinen elintarvikepakkaus, joka suojaa ruokaa hapettumiselta. Katalaasia käytetään myös tekstiiliteollisuudessa vetyperoksidin poistamiseksi kankaista.
Sitä käytetään pieninä määrinäpiilolinssien hygienia. Jotkut desinfiointiaineet sisältävät vetyperoksidia, ja katalaasia käytetään tämän komponentin hajottamiseen ennen linssien uudelleenkäyttöä.
Katalaasientsyymiaktiivisuus riippuu iästäorganismi. Nuorissa kudoksissa entsyymin aktiivisuus on paljon suurempi kuin vanhoissa. Iän myötä sekä ihmisillä että eläimillä katalaasiaktiivisuus vähenee vähitellen elinten ja kudosten ikääntymisen seurauksena.
Uusimpien tutkimusten mukaan laskuKatalaasiaktiivisuus on yksi mahdollisista syistä hiusten harmaantumiseen. Vetyperoksidia muodostuu jatkuvasti ihmiskehoon, mutta se ei vahingoita - katalaasi hajottaa sen nopeasti. Mutta jos tämän entsyymin taso pienenee, on selvää, että entsyymi ei katalysoi kaikkia vetyperoksidia. Siten se valkaisee hiukset sisäpuolelta liuottamalla luonnollisia väriaineita. Tutkijat testaavat nyt tätä odottamatonta löytöä, ja sillä voi olla merkitystä hiusten harmaantumista estävien lääkkeiden kehittämisessä.
