Catalase เป็นเอนไซม์ที่พบได้ในเกือบทั้งหมดสิ่งมีชีวิต. หน้าที่หลักคือเร่งการสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ให้เป็นสารที่ไม่เป็นอันตรายต่อร่างกาย Catalase มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อกิจกรรมที่สำคัญของเซลล์เนื่องจากช่วยปกป้องพวกมันจากการถูกทำลายโดยสายพันธุ์ออกซิเจนที่ทำปฏิกิริยา
เอนไซม์คาตาเลสเป็นของ oxidoreductases ซึ่งเป็นเอนไซม์ระดับกว้างขวางที่เร่งปฏิกิริยาการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากตัวรีดิวซ์ (ผู้บริจาค) ไปยังโมเลกุลออกซิไดซ์ (ตัวรับ)
pH ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับ catalase ในการทำงานของมนุษย์ร่างกายมีค่าประมาณ 7 อย่างไรก็ตามอัตราการเกิดปฏิกิริยาไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญที่ค่าของดัชนีไฮโดรเจนจาก 6.8 ถึง 7.5 ค่า pH ที่เหมาะสมสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาอื่น ๆ มีตั้งแต่ 4 ถึง 11 ขึ้นอยู่กับชนิดของสิ่งมีชีวิต อุณหภูมิที่เหมาะสมก็แตกต่างกันไปเช่นกันสำหรับคนที่อุณหภูมิประมาณ 37เกี่ยวกับ เอส
Catalase เป็นหนึ่งในเอนไซม์ที่เร็วที่สุดโมเลกุลของมันเพียง 1 โมเลกุลสามารถเปลี่ยนโมเลกุลของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์นับล้านให้เป็นน้ำและออกซิเจนได้ในเวลาไม่กี่วินาที จากมุมมองของเอนไซม์หมายความว่าเอนไซม์คาตาเลสมีลักษณะผลัดกันเป็นจำนวนมาก
Catalase เป็น tetramer สี่ตัวโซ่โพลีเปปไทด์ซึ่งแต่ละสายมีความยาวกรดอะมิโนมากกว่า 500 ชนิด เอนไซม์ประกอบด้วยกลุ่ม porphyry heme สี่กลุ่มซึ่งทำปฏิกิริยากับสายพันธุ์ออกซิเจนที่มีปฏิกิริยา Oxidized heme เป็นกลุ่ม catalase เทียม
นักวิทยาศาสตร์ไม่รู้จัก Catalase จนถึงปีพ. ศ. 2361จนกระทั่ง Louis Jacques Thénardนักเคมีผู้ค้นพบไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตชี้ให้เห็นว่าการทำลายของมันเกี่ยวข้องกับการกระทำของสารชีวภาพที่ไม่รู้จักมาก่อน
ในปีพ. ศ. 2443 ออสการ์ลีโอนักเคมีชาวเยอรมันเป็นคนแรกที่แนะนำคำว่า "catalase" สำหรับสารลึกลับที่ย่อยสลายเปอร์ออกไซด์ นอกจากนี้เขายังสามารถตอบคำถามที่ว่ามีเอนไซม์ catalase อยู่ที่ไหน จากการทดลองหลายครั้ง Oscar Lev เปิดเผยว่าเอนไซม์นี้เป็นลักษณะเฉพาะของสิ่งมีชีวิตในสัตว์และพืชเกือบทั้งหมด ในเซลล์ที่มีชีวิตเช่นเดียวกับเอนไซม์อื่น ๆ คาตาเลสมีอยู่ในเพอรอกซิโซม
ในปีพ. ศ. 2480 เป็นครั้งแรกที่สามารถตกผลึกได้catalase จากตับเนื้อ ในปีพ. ศ. 2481 น้ำหนักโมเลกุลของเอนไซม์ถูกกำหนด - 250 kDa ในปีพ. ศ. 2524 นักวิทยาศาสตร์ได้รับภาพโครงสร้างสามมิติของวัวคาตาเลส
แม้ว่าข้อเท็จจริงที่ว่าไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นผลมาจากกระบวนการเผาผลาญปกติหลายอย่าง แต่ก็ไม่เป็นอันตรายต่อร่างกาย
การสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิต:
2 ชม2โอ้2 → 2 ชม2O + O2
กลไกระดับโมเลกุลของการสลายเปอร์ออกไซด์ไฮโดรเจนโดยเอนไซม์คาตาเลสยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างถูกต้อง สันนิษฐานว่าปฏิกิริยาเกิดขึ้นในสองขั้นตอน - ในขั้นแรกเหล็กในกลุ่มคาตาเลสเทียมจะจับกับอะตอมออกซิเจนของเปอร์ออกไซด์ในขณะที่โมเลกุลของน้ำหนึ่งตัวจะถูกปล่อยออกมา ในขั้นตอนที่สองฮีมที่ถูกออกซิไดซ์จะทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์โมเลกุลอื่นทำให้เกิดโมเลกุลของน้ำอีกโมเลกุลหนึ่งและออกซิเจนหนึ่งโมเลกุล
เนื่องจากการกระทำของเอนไซม์คาตาเลสนี้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์การปรากฏตัวของสารออกฤทธิ์นี้ในตัวอย่างเนื้อเยื่อนั้นง่ายต่อการตรวจสอบ ในการทำเช่นนี้ก็เพียงพอแล้วที่จะเติมไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เล็กน้อยลงในตัวอย่างทดสอบและสังเกตปฏิกิริยา การปรากฏตัวของเอนไซม์บ่งบอกได้จากการก่อตัวของฟองออกซิเจน ปฏิกิริยานี้ดีตรงที่ไม่ต้องใช้อุปกรณ์หรือเครื่องมือพิเศษใด ๆ - สามารถสังเกตได้ด้วยตาเปล่า
ควรสังเกตว่าไอออนของโลหะหนักใด ๆสามารถทำหน้าที่เป็นตัวยับยั้ง catalase ที่ไม่สามารถแข่งขันได้ นอกจากนี้ไซยาไนด์ที่รู้จักกันดียังทำหน้าที่เป็นตัวยับยั้งการแข่งขันของ catalase หากมีไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์จำนวนมากในเนื้อเยื่อ Arsenates มีบทบาทเป็นตัวกระตุ้น
ผลการย่อยสลายของเอนไซม์คาตาเลสต่อไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์พบว่ามีการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร - ด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์นี้จะถูกกำจัดออกจากนม H2โอ้2 ก่อนทำชีสการประยุกต์ใช้อีกอย่างหนึ่งคือบรรจุภัณฑ์อาหารพิเศษที่ช่วยปกป้องอาหารจากการเกิดออกซิเดชัน Catalase ยังใช้ในอุตสาหกรรมสิ่งทอเพื่อกำจัดไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ออกจากผ้า
ใช้ในปริมาณเล็กน้อยในสุขอนามัยของคอนแทคเลนส์ สารฆ่าเชื้อบางชนิดมีไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และมีการใช้คาตาเลสเพื่อสลายส่วนประกอบนี้ก่อนที่จะนำเลนส์กลับมาใช้ใหม่
กิจกรรมของเอนไซม์คาตาเลสขึ้นอยู่กับอายุสิ่งมีชีวิต. ในเนื้อเยื่ออ่อนกิจกรรมของเอนไซม์จะสูงกว่าในเนื้อเยื่อเก่ามาก เมื่ออายุมากขึ้นทั้งในคนและสัตว์กิจกรรมของ catalase จะค่อยๆลดลงอันเป็นผลมาจากความชราของอวัยวะและเนื้อเยื่อ
จากการวิจัยล่าสุดพบว่าการลดลงกิจกรรม catalase เป็นหนึ่งในสาเหตุที่เป็นไปได้ที่ทำให้ผมหงอก ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในร่างกายมนุษย์ แต่ไม่เป็นอันตราย - catalase สลายตัวได้อย่างรวดเร็ว แต่ถ้าระดับของเอนไซม์นี้ลดลงจะเห็นได้ชัดว่าไม่ใช่ทุกไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่ถูกเร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ ดังนั้นจึงฟอกสีผมจากด้านในโดยละลายสีย้อมธรรมชาติ การค้นพบที่ไม่คาดคิดนี้กำลังได้รับการทดสอบโดยนักวิจัยและอาจมีบทบาทในการพัฒนายาที่หยุดผมหงอก
