Каталаза – фермент, обнаруженный почти во всех levende organismen. De belangrijkste functie is het katalyseren van de afbraak van waterstofperoxide tot stoffen die onschadelijk zijn voor het lichaam. Catalase is van groot belang voor de vitale functies van cellen, omdat het hen beschermt tegen vernietiging door reactieve zuurstofsoorten.
Het enzym catalase behoort tot oxidoreductases - een uitgebreide klasse van enzymen die de overdracht van elektronen van een reductiemiddel (donor) naar een oxiderende molecule (acceptor) katalyseren.
Optimale pH voor Catalase om bij de mens te werkenhet lichaam is ongeveer 7, maar de reactiesnelheid verandert niet significant bij waarden van de waterstofindex van 6,8 tot 7,5. De optimale pH-waarde voor andere catalasen varieert van 4 tot 11, afhankelijk van het type organisme. De optimale temperatuur verschilt ook, voor een persoon is het ongeveer 37over S.
Catalase is een van de snelste enzymen. Slechts één van zijn moleculen is in staat om miljoenen waterstofperoxidemoleculen in een seconde om te zetten in water en zuurstof. Vanuit enzymologisch oogpunt betekent dit dat het catalase-enzym wordt gekenmerkt door een groot aantal windingen.
Catalase is een tetrameer van vierpolypeptideketens, die elk meer dan 500 aminozuren lang zijn. Het enzym bevat vier groepen porfierheem, waardoor het reageert met reactieve zuurstofsoorten. Geoxideerd heem is een prothetische groep van catalase.
Catalase was pas in 1818 bekend bij wetenschappers,totdat Louis Jacques Thénard, een chemicus die waterstofperoxide ontdekte in levende cellen, suggereerde dat de vernietiging ervan verband hield met de werking van een voorheen onbekende biologische stof.
In 1900 introduceerde de Duitse chemicus Oscar Leo als eerstede term "catalase" voor een mysterieuze stof die peroxide afbreekt. Hij slaagde er ook in om de vraag te beantwoorden waar het catalase-enzym zich bevindt. Als resultaat van talrijke experimenten onthulde Oscar Lev dat dit enzym kenmerkend is voor bijna alle dierlijke en plantaardige organismen. In een levende cel zit catalase, net als veel andere enzymen, in peroxisomen.
In 1937 slaagde het er voor het eerst in om te kristalliserencatalase van runderlever. In 1938 werd het molecuulgewicht van het enzym bepaald - 250 kDa. In 1981 kregen wetenschappers een beeld van de driedimensionale structuur van rundercatalase.
Ondanks dat waterstofperoxide een product is van veel normale stofwisselingsprocessen, is het niet onschadelijk voor het lichaam.
De afbraak van waterstofperoxide in levende weefsels:
2 uur2oh2 → 2 H.2O + O2
Moleculair mechanisme van peroxide-afbraakwaterstof door het enzym catalase is nog niet nauwkeurig bestudeerd. Aangenomen wordt dat de reactie plaatsvindt in twee fasen - in de eerste fase bindt ijzer in de prothetische groep van catalase zich aan het zuurstofatoom van peroxide, terwijl één watermolecuul vrijkomt. In de tweede stap interageert het geoxideerde heem met een ander molecuul waterstofperoxide, wat resulteert in de vorming van een ander molecuul water en een molecuul zuurstof.
Door deze werking van het enzym catalase opwaterstofperoxide is de aanwezigheid van deze werkzame stof in weefselmonsters eenvoudig vast te stellen. Om dit te doen, is het voldoende om een kleine hoeveelheid waterstofperoxide aan het testmonster toe te voegen en de reactie te observeren. De aanwezigheid van een enzym wordt aangegeven door de vorming van zuurstofbellen. Deze reactie is goed omdat er geen speciale apparatuur of gereedschappen voor nodig zijn - het kan met het blote oog worden waargenomen.
Opgemerkt moet worden dat het ion van elk zwaar metaalkan fungeren als een niet-competitieve remmer van catalase. Bovendien gedraagt het bekende cyanide zich als een competitieve remmer van catalase als er veel waterstofperoxide in de weefsels zit. Arsenaten spelen de rol van activatoren.
Het ontbindende effect van het enzym catalase op waterstofperoxide is toegepast in de voedingsindustrie - met behulp van dit enzym wordt het uit melk verwijderd H2oh2 voordat u de kaas maakt. Een andere toepassing zijn speciale voedselverpakkingen die voedsel beschermen tegen oxidatie. Catalase wordt ook gebruikt in de textielindustrie om waterstofperoxide uit weefsels te verwijderen.
Het wordt in kleine hoeveelheden gebruikt inhygiëne van contactlenzen. Sommige ontsmettingsmiddelen bevatten waterstofperoxide, en catalase wordt gebruikt om deze component af te breken voordat de lenzen opnieuw worden gebruikt.
Catalase-enzymactiviteit is afhankelijk van de leeftijdorganisme. Bij jonge weefsels is de activiteit van het enzym veel hoger dan bij oude. Met de leeftijd, zowel bij mensen als bij dieren, neemt de activiteit van catalase geleidelijk af als gevolg van veroudering van organen en weefsels.
Volgens recent onderzoek neemt de daling afcatalase-activiteit is een van de mogelijke oorzaken van grijs worden van het haar. Waterstofperoxide wordt constant gevormd in het menselijk lichaam, maar is niet schadelijk - catalase breekt het snel af. Maar als het niveau van dit enzym wordt verlaagd, is het duidelijk dat niet alle waterstofperoxide door het enzym wordt gekatalyseerd. Zo wordt het haar van binnenuit gebleekt en worden natuurlijke kleurstoffen opgelost. Deze onverwachte ontdekking wordt nu getest door onderzoekers en kan een rol spelen bij de ontwikkeling van medicijnen die grijs haar stoppen.
