Каталазни ензим: основне карактеристике

Каталаза - ензим који се налази у готово свимживи организми. Његова главна функција је да катализује реакцију распадања водоник-пероксида на супстанце које су безопасно за тело. Каталаза је од великог значаја за виталну активност ћелија, јер их штити од уништавања активним облицима кисеоника.

Опште информације

Ензим каталаза се односи на оксидоредуктазе - огромну класу ензима који катализирају пренос електрона из редукционог молекула (донатора) у оксидациону молекулу (акцептор).

Оптимални пХ за каталазу код људитело је око 7, међутим, брзина реакције се не мења значајно код вредности индекса водоника од 6,8 до 7,5. Оптимални пХ за друге каталазе варира од 4 до 11, у зависности од врсте организма. Оптимална температура такође варира, за особу је око 37 година^о Ц.

Каталасе је један од најбржих ензима. Само један молекул може претворити милионе молекула водоник-пероксида у воду и кисеоник у секунди. Са становишта ензимологије то значи да каталазни ензим карактерише велики број револуција.

Структура ензима

Цаталасе је тетрамер од четириполипептидних ланаца, од којих свака има дужину од преко 500 амино киселина. Ензим има четири групе порфирног хема, због чега и реагује са активним формама кисеоника. Оксидовани хеме је протетска група каталазе.

Историја открића

Цаталасе није знан научницима до 1818,док Лоуис Јацкуес Тхенард хемицар откривен у живим ћелијама водоник пероксида не тврди да његово уништење услед дејства непознатог биолошког материјала.

1900. први је представио њемачки хемичар Оскар Левтермалну "каталазу" за означавање мистериозне супстанце која раствара пероксид. Такође је успео да одговори на питање где се налази ензим каталаза. Као резултат бројних експеримената, Оскар Лев открио је да је овај ензим карактеристичан за скоро све животиње и биљне организме. У живи ћелији, као и многи други ензими, каталаза се налази у пероксисомима.

1937. године, по први пут је било могуће кристализоватикаталазе од јетре говедине. Године 1938, молекуларна маса ензима је одређена на 250 кДа. 1981. године научници су добили слику тродимензионалне структуре говеђе каталазе.

Катализа водиковог пероксида

Упркос чињеници да је водоник пероксид производ многих нормалних метаболичких процеса, то није безопасно за тело.

Да би се спријечило уништење ћелија и ткива,водоник пероксид мора бити брзо претворен у другу, мање опасну супстанцу за тело. Са овим задатком управља каталазним ензимом - он разграђује молекул пероксида на два молекула воде и молекул кисеоника.

Реакција распадања водоник пероксида у живим ткивима:

2 Х₂О₂ → 2 Х₂О + О₂

Молекуларни механизам пероксидног цепањахидроген каталазни ензим још није проучаван. Претпоставља се да се реакција одвија у две фазе - у првој фази, гвожђе у протетској групи каталазе се везује за атокс кисика пероксида, док се један молекул воде ослобађа. У другој фази, оксидовани хеме реагује са другим молекулом водоник пероксида, што резултира стварањем другог молекула воде и једног молекула кисеоника.

Због ове акције ензиме каталазеводоник пероксид, присуство ове активне супстанце у узорцима ткива је лако одредити. Да бисте то урадили, само додајте малу количину водоник пероксида у узорак и посматрајте реакцију. Присуство ензима је индицирано формирањем мехурића кисеоника. Ова реакција је добра јер не захтева никакву специјалну опрему или алат - може се посматрати голим оком.

Важно је напоменути да је ион тешког металамогу деловати као неконкурентни инхибитор каталазе. Поред тога, сви познати цијаниди се понашају као конкурентни инхибитор каталазе, ако у ткиву постоји пуно водоник-пероксида. Арсенати играју улогу активатора.

Апликација

Деградујући ефекат каталазног ензима на водоник-пероксид пронашао је примену у прехрамбеној индустрији - овај ензим уклања из млека Х₂О томе₂ пре кувања сира. Још једна апликација је специјална амбалажа за храну која штити производе од оксидације. Каталасе се такође користи у текстилној индустрији како би се одстранио водоник-пероксид из ткива.

Користи се у малим количинама ухигијена контактних сочива. Неке дезинфекционице имају водоник-пероксид у саставу, а каталаза се користи за разбијање ове компоненте пре поновне употребе сочива.

Активност

Активност каталазног ензима зависи од старостиорганизма. Код младих ткива активност ензима је много већа него код старих. Са годинама, и код људи и код животиња, активност каталазе постепено се смањује као резултат старења органа и ткива.

Према недавној студији, смањењеАктивност каталазе је један од могућих узрока сјећења косе. Водоник пероксид се константно формира у људском тијелу, али не штети - каталаза га брзо разградјује. Међутим, ако се ниво овог ензима смањи, очигледно је да ни један хидроген пероксид није катализиран од стране ензима. Дакле, длаке од унутрашњости разлажу, растварајући природне боје. Ово неочекивано откриће сада тестирају истраживачи, и можда ће играти улогу у развоју лекова који суспендују растојање косе.

</ п>