Het enzym catalase: belangrijkste kenmerken

Catalase - een enzym dat in bijna alle levende organismen. De belangrijkste functie - om de ontleding van waterstofperoxide katalyseren in onschadelijke stoffen voor het organisme. Katalase is van groot belang voor de levensduur van de cellen, zoals hen beschermt tegen vernietiging door reactive oxygen species.

Overzicht

Het enzym catalase betreft oxidoreductase - brede klasse van enzymen die de overdracht van elektronen van het reducerende molecuul (donor) aan het oxidatiemiddel molecuul (acceptor) katalyseren.

De optimale pH voor katalase in het menselijk lichaam is ongeveer 7, maar de reactiesnelheid niet significant verandert bij waarden van de waterstofindex 6,8-7,5. Het pH optimum voor andere katalases variërend van 4 tot 11, afhankelijk van het type organisme. De optimale temperatuur is verschillend voor een persoon ongeveer 37 ^° C

Catalase - een van de snelst enzymen. Slechts één molecuul is in staat om de miljoenen moleculen van waterstofperoxide in water en zuurstof per seconde. Qua enzymologie wat betekent dat een groot aantal omwentelingen karakteristiek van het enzym catalase.

structuur enzym

Katalase een tetrameer van vier polypeptide ketens, die elk meer dan 500 aminozuren lang. Het enzym bestaat uit vier groepen van heem porfier en waardoor reageert met actieve zuurstofspecies. De geoxideerde heem prosthetische groep is een catalase.

Geschiedenis van de ontdekking

Catalase was niet bekend bij wetenschappers 1818 jaar tot Louis Jacques Thénard chemicus in levende cellen van waterstofperoxide ontdekte niet wordt gesuggereerd dat de vernietiging door de werking van een onbekend biologisch materiaal.

In 1900, een Duitse chemicus, Oskar Leo introduceerde de eerste "catalase" term om te verwijzen naar een mysterieuze substantie ontbindend peroxide. Hij was in staat om de vraag waar het enzym catalase bevatte beantwoorden. Door vele proeven Oskar Leo aangetoond dat dit enzym kenmerkend vrijwel alle dieren en planten. In levende cellen, evenals vele andere enzymen, wordt catalase in peroxisomen.

In 1937 was hij de eerste die catalase kristalliseren uit rundvlees lever. 250 kD - molecuulgewicht van het enzym werd bepaald in 1938. In 1981 hebben wetenschappers beelden van de drie-dimensionale structuur van bovine katalase ontvangen.

De katalyse van waterstofperoxide

Hoewel waterstofperoxide - een product van vele normale metabolische processen is niet onschadelijk voor het lichaam.

De destructie van cellen en weefsels te voorkomen, moet waterstofperoxide snel omgezet in andere, minder gevaarlijk voor het lichaam. Naar deze uitdaging omgaat enzyme catalase - ontleedt het peroxide tot twee moleculen watermoleculen en de zuurstofmoleculen.

De omzetting van waterstofperoxide decompositie in levende weefsels:

2 _{H2 O2} → 2 _H2O + _O2

Het moleculaire mechanisme van de splijtenzym van waterstofperoxide door katalase nog niet precies bekend. Aangenomen wordt dat de reactie in twee fasen - de eerste fase bestaande uit ijzer catalase prosthetische groep gebonden aan een zuurstofatoom van het peroxide, het genereert een molecuul water. In de tweede stap wordt het geoxideerde heem interactie met een ander molecuul van waterstofperoxide, waarbij een molecuul water en een molecuul zuurstof gevormd.

Door deze werking van het enzym catalase voor waterstofperoxide, wordt de aanwezigheid van de werkzame stof in de weefselmonsters gemakkelijk bepaald. Deze voldoende toevoegen testmonster een kleine hoeveelheid waterstofperoxide en de reactie te observeren. De aanwezigheid van het enzym geeft de vorming van zuurstofbellen. Deze reactie is goed omdat het geen speciale gereedschappen of apparatuur nodig - het kan worden gezien met het blote oog.

Het is vermeldenswaard dat een ion van elke heavy metal kan fungeren als een niet-competitieve remmer van catalase. Bovendien alle bekende cyanide gedraagt als een competitieve inhibitor van katalase, indien in vele weefsels van waterstofperoxide. Arsenaten fungeren als activatoren.

toepassing

Werking van het enzym catalase ontleedt waterstofperoxyde wordt toegepast in de voedingsindustrie - via dit enzym uit melk wordt verwijderd _{H2O 2} op de bereiding van kaas. Een andere toepassing - speciale verpakking van levensmiddelen die het product beschermt tegen oxidatie. Katalase wordt ook gebruikt in de textielindustrie voor de verwijdering van waterstofperoxide uit weefsels.

Het wordt gebruikt in de hygiëne van contactlenzen in kleine hoeveelheden. Sommige ontsmettingsmiddelen zijn samengesteld uit waterstofperoxide en katalase wordt gebruikt om deze component te splitsen voor hergebruik lenzen.

activiteit

De activiteit van catalase enzym afhankelijk van de leeftijd van het organisme. De jonge weefsels van de enzymactiviteit is veel hoger dan in de oude. Met het ouder worden bij mensen en bij dieren catalase activiteit geleidelijk afneemt als gevolg van veroudering van weefsels en organen.

Volgens een recente studie, een daling van catalase activiteit is één van de mogelijke oorzaken van grijzende haren. Waterstofperoxide wordt continu geproduceerd in het menselijk lichaam, maar geen kwaad - katalase breekt het snel. Maar als de mate van dit enzym wordt verminderd, is het duidelijk dat niet al het waterstofperoxide wordt gekatalyseerd door het enzym. Zo verkleurt van binnenuit het haar door het oplossen van natuurlijke kleurstoffen. Deze onverwachte ontdekking momenteel getest door onderzoekers, en kan een rol spelen in de ontwikkeling van geneesmiddelen te spelen, schorsing van vergrijzing van het haar.