Catalase är ett enzym som finns i nästan allalevande organismer. Dess huvudfunktion är att katalysera nedbrytningen av väteperoxid till ämnen som är ofarliga för kroppen. Katalas är av stor betydelse för de vitala funktionerna hos celler, eftersom det skyddar dem från förstörelse av reaktiva syrearter.
Katalasenzymet hör till oxidoreduktaser - en omfattande klass av enzymer som katalyserar elektronöverföring från en reducerande molekyl (donator) till en oxiderande molekyl (acceptor).
Optimalt pH för katalas hos människorkroppen är ungefär 7, men reaktionshastigheten ändras inte signifikant med värden på väteindexet från 6,8 till 7,5. Det optimala pH-värdet för andra katalaser varierar från 4 till 11, beroende på organisktyp. Den optimala temperaturen varierar också, för en person är den cirka 37om S.
Catalase är en av de snabbaste enzymerna.Endast en av dess molekyler kan omvandla miljoner väteperoxidmolekyler till vatten och syre på en sekund. Ur enzymologins synvinkel betyder det att katalasenzymet kännetecknas av ett stort antal varv.
Catalase är en tetramer på fyrapolypeptidkedjor, som var och en har mer än 500 aminosyror i längd. Enzymet innehåller fyra grupper porfyrhem, tack vare vilket det reagerar med reaktiva syrearter. Oxiderat hem är en protesgrupp av katalas.
Catalase var inte känt för forskare förrän 1818,tills Louis Jacques Thénard, en kemist som upptäckte väteperoxid i levande celler, föreslog att dess förstörelse förknippades med verkan av en tidigare okänd biologisk substans.
År 1900 introducerade den tyska kemisten Oscar Leo den förstatermen "katalas" för en mystisk substans som sönderdelar peroxid. Han lyckades också svara på frågan var katalasenzymet finns. Som ett resultat av många experiment avslöjade Oscar Lev att detta enzym är karakteristiskt för nästan alla djur- och växtorganismer. I en levande cell, som många andra enzymer, finns katalas i peroxisomer.
År 1937 lyckades för första gången kristalliserakatalas från nötlever. År 1938 bestämdes enzymets molekylvikt - 250 kDa. 1981 fick forskare en bild av den tredimensionella strukturen hos bovint katalas.
Trots att väteperoxid är en produkt av många normala metaboliska processer är det inte ofarligt för kroppen.
Nedbrytning av väteperoxid i levande vävnader:
2 H2Oh2 → 2 H2O + O2
Molekylär mekanism för peroxidnedbrytningväte med enzymkatalas har ännu inte studerats noggrant. Det antas att reaktionen äger rum i två steg - i det första steget binder järn i den protetiska gruppen av katalas till peroxidens syreatom och en vattenmolekyl frigörs. I det andra steget interagerar det oxiderade hemmet med en annan molekyl väteperoxid, vilket resulterar i bildandet av en annan molekyl vatten och en syremolekyl.
På grund av denna verkan av enzymkatalas påväteperoxid är det lätt att bestämma närvaron av denna aktiva substans i vävnadsprover. För att göra detta är det tillräckligt att tillsätta en liten mängd väteperoxid till testprovet och observera reaktionen. Närvaron av ett enzym indikeras av bildandet av syrebubblor. Denna reaktion är bra eftersom den inte kräver någon speciell utrustning eller verktyg - den kan observeras med blotta ögat.
Det bör noteras att jonen av vilken tungmetall som helstkan fungera som en icke-konkurrerande hämmare av katalas. Dessutom beter sig den välkända cyaniden som en konkurrerande hämmare av katalas om det finns mycket väteperoxid i vävnaderna. Arsenater spelar rollen som aktivatorer.
Den sönderdelande effekten av enzymkatalaset på väteperoxid har funnits tillämpbar i livsmedelsindustrin - med hjälp av detta enzym avlägsnas det från mjölk H2Oh2 innan du gör osten. En annan applikation är speciell livsmedelsförpackning som skyddar maten från oxidation. Katalas används också i textilindustrin för att avlägsna väteperoxid från tyger.
Det används i små mängder ihygien hos kontaktlinser. Vissa desinfektionsmedel innehåller väteperoxid och katalas används för att bryta ner denna komponent innan de återanvänds.
Katalasenzymaktivitet beror på ålderorganism. I unga vävnader är enzymets aktivitet mycket högre än hos gamla. Med åldern, både hos människor och hos djur, minskar aktiviteten av katalas gradvis som ett resultat av åldrande av organ och vävnader.
Enligt ny forskning, nedgångenKatalasaktivitet är en av de möjliga orsakerna till grått hår. Väteperoxid bildas ständigt i människokroppen, men skadar inte - katalas sönderdelas snabbt. Men om nivån på detta enzym reduceras är det uppenbart att inte all väteperoxid katalyseras av enzymet. Således bleker håret inifrån och löser upp naturliga färgämnen. Denna oväntade upptäckt testas nu av forskare och kan spela en roll i utvecklingen av läkemedel som slutar gråa hår.
