เอนไซม์ catalase: คุณสมบัติหลัก

catalase - เอนไซม์ที่พบในสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่เกือบทั้งหมด ฟังก์ชั่นหลักของมัน - เพื่อกระตุ้นการสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ลงในสารที่ไม่เป็นอันตรายสำหรับสิ่งมีชีวิต catalase มีความสำคัญมากสำหรับชีวิตของเซลล์ในขณะที่ช่วยปกป้องพวกเขาจากการถูกทำลายโดยออกซิเจน

ภาพรวม

เอนไซม์ catalase เกี่ยวข้องกับ oxidoreductase - ระดับกว้างของเอนไซม์ที่กระตุ้นการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากโมเลกุลลด (บริจาค) โมเลกุลอนุมูลอิสระที่ (ใบเสร็จ)

ค่าพีเอชที่เหมาะสมสำหรับการ catalase ในร่างกายมนุษย์เป็นเรื่องเกี่ยวกับ 7 แต่อัตราการเกิดปฏิกิริยาไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญที่ค่าดัชนีไฮโดรเจน 6.8-7.5 ที่เหมาะสมสำหรับค่า pH catalases อื่น ๆ ตั้งแต่ 4-11 ขึ้นอยู่กับชนิดของสิ่งมีชีวิต ^{อุณหภูมิที่เหมาะสมยังแตกต่างกันสำหรับคนที่เป็นเรื่องเกี่ยวกับอุณหภูมิ} 37 ^{องศาเซลเซียส}

catalase - หนึ่งของเอนไซม์ที่เร็วที่สุด เพียงหนึ่งโมเลกุลที่มีความสามารถในการแปลงนับล้านของโมเลกุลของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ลงไปในน้ำและออกซิเจนต่อวินาที ในแง่ของเอนไซม์ซึ่งหมายความว่าจำนวนมากของการปฏิวัติลักษณะของเอนไซม์ catalase

เอนไซม์โครงสร้าง

catalase เป็น tetramer สี่ polypeptide โซ่, แต่ละที่มีมากกว่า 500 กรดอะมิโนที่มีความยาว เอนไซม์ประกอบด้วยสี่กลุ่ม heme Porphyry และผ่านซึ่งทำปฏิกิริยากับออกซิเจนที่ใช้งาน กลุ่ม heme เทียมออกซิไดซ์เป็น catalase

ประวัติความเป็นมาของการค้นพบ

catalase ไม่เป็นที่รู้จักนักวิทยาศาสตร์ 1,818 ปีจนกระทั่งหลุยส์จาคส์ Thenard เคมีที่พบในเซลล์ของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่อาศัยอยู่ไม่ได้บอกว่ามันถูกทำลายเนื่องจากการกระทำของวัสดุทางชีวภาพที่ไม่รู้จัก

ในปี 1900 นักเคมีชาวเยอรมันออสการ์ครั้งแรกสิงห์คำว่า "คะตะ" เพื่ออ้างถึงลึกลับเปอร์ออกไซด์สารย่อยสลาย เขาก็สามารถที่จะตอบคำถามที่เอนไซม์ catalase ที่มีอยู่ อันเป็นผลมาจากการทดลองหลายออสการ์ลีโอเปิดเผยว่าเอนไซม์นี้เป็นลักษณะของเกือบทุกสัตว์และพืช ในเซลล์เช่นเดียวกับเอนไซม์อื่น ๆ อีกมากมายที่อยู่อาศัย, catalase ที่มีอยู่ใน peroxisomes

ในปี 1937 เขาเป็นคนแรกที่จะตกผลึก catalase จากตับวัว 250 kD - น้ำหนักโมเลกุลของเอนไซม์ที่ถูกกำหนดในปี 1938 ในปี 1981 นักวิทยาศาสตร์ได้รับภาพของโครงสร้างสามมิติของวัว catalase

ปฏิกิริยาของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์

แม้จะมีความจริงที่ว่าไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ - สินค้าของหลายกระบวนการเผาผลาญอาหารปกติก็ไม่ได้เป็นอันตรายต่อร่างกาย

เพื่อป้องกันการทำลายของเซลล์และเนื้อเยื่อที่ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์จะต้องถูกแปลงอย่างรวดเร็วในอื่น ๆ อันตรายน้อยต่อร่างกาย มันเป็นความท้าทายนี้และ copes เอนไซม์ catalase - มันสลายเปอร์ออกไซด์ไปสองโมเลกุลของโมเลกุลของน้ำและออกซิเจน

ปฏิกิริยาการสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในเนื้อเยื่อใช้สอย:

2 H ₂ O ₂ → 2 H ₂ O + O ₂

กลไกในระดับโมเลกุลของเอนไซม์ความแตกแยกของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์โดย catalase ยังไม่เข้าใจว่า สันนิษฐานว่าเป็นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในขั้นตอนที่สอง - ขั้นตอนแรกประกอบด้วยเหล็ก catalase กลุ่มเทียมผูกมัดกับอะตอมของออกซิเจนเปอร์ออกไซด์นี้สร้างหนึ่งโมเลกุลของน้ำ ในขั้นตอนที่สอง heme ออกซิไดซ์มีปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุลของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์อื่นจึงขึ้นรูปโมเลกุลของน้ำที่อื่นและหนึ่งโมเลกุลของออกซิเจน

ผ่านการกระทำของเอนไซม์ catalase สำหรับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์, การปรากฏตัวของสารที่ใช้งานในตัวอย่างเนื้อเยื่อจะถูกกำหนดได้อย่างง่ายดาย นี้เพิ่มมากพอที่จะทดสอบตัวอย่างจำนวนเล็ก ๆ ของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และสังเกตปฏิกิริยา การปรากฏตัวของเอนไซม์บอกการก่อตัวของฟองออกซิเจน ปฏิกิริยานี้เป็นสิ่งที่ดีเพราะมันไม่ได้จำเป็นต้องใช้เครื่องมือพิเศษใด ๆ หรืออุปกรณ์ - มันสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า

มันเป็นที่น่าสังเกตว่าไอออนของโลหะหนักใด ๆ ที่สามารถทำหน้าที่เป็นสารยับยั้งทั้งผองของ catalase นอกจากนี้ทุกคนที่รู้จักไซยาไนด์ทำงานเป็นสารยับยั้งการแข่งขันของ catalase ถ้าในหลายเนื้อเยื่อของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ Arsenates ทำหน้าที่เป็นตัวกระตุ้น

ใบสมัคร

การกระทำของเอนไซม์ catalase สลายตัวไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ได้ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร - ใช้เอนไซม์นี้ถูกลบออกจากนม H ₂ O ₂ ถึงการเตรียมความพร้อมของชีส แอพลิเคชันอื่น ๆ - บรรจุภัณฑ์อาหารพิเศษที่ช่วยปกป้องสินค้ากับการเกิดออกซิเดชัน catalase นอกจากนี้ยังใช้ในอุตสาหกรรมสิ่งทอสำหรับการกำจัดของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์จากผ้า

มันถูกใช้ในสุขอนามัยของคอนแทคเลนส์ในปริมาณที่น้อย สารฆ่าเชื้อบางส่วนที่มีองค์ประกอบของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และ catalase จะใช้ในการแยกส่วนนี้ก่อนที่จะนำเลนส์

กิจกรรม

กิจกรรมของเอนไซม์ catalase ขึ้นอยู่กับอายุของสิ่งมีชีวิต เนื้อเยื่ออ่อนของเอนไซม์จะสูงกว่าในเก่า กับอายุในคนและในสัตว์กิจกรรม catalase ค่อยๆลดลงเป็นผลมาจากอายุของเนื้อเยื่อและอวัยวะ

ตามผลการศึกษาที่ผ่านมาลดลงของกิจกรรม catalase เป็นหนึ่งในสาเหตุของผมหงอก ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่ผลิตอย่างต่อเนื่องในร่างกายมนุษย์ แต่ไม่มีอันตราย - catalase สลายตัวได้อย่างรวดเร็ว แต่ถ้าระดับของเอนไซม์นี้จะลดลงก็เป็นที่ชัดเจนว่าไม่ทั้งหมดไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์จะเร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์ ดังนั้นจึง discolors จากภายในเส้นผมโดยการละลายสีธรรมชาติ การค้นพบที่ไม่คาดคิดนี้กำลังถูกทดสอบโดยนักวิจัยและอาจมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาของยาเสพติด, การระงับการหงอกของเส้นผม