Katalase is 'n ensiem wat in byna alle lewende organismes voorkom. Die hooffunksie daarvan is om die ontbindingsreaksie van waterstofperoksied na stowwe wat skadelik vir die liggaam is, te kataliseer. Katalase is van groot belang vir die lewe van selle, aangesien dit hulle teen vernietiging deur reaktiewe suurstofspesies beskerm.
Algemene inligting
Die ensiem katalase behoort aan oksidoreduktase, 'n breë klas ensieme wat die oordrag van elektrone van 'n reducerende (skenker) molekule na 'n oksiderende (akseptor) molekule kataliseer.
Die optimale pH vir katalase om in die menslike liggaam te werk is ongeveer 7, maar die reaksietempo verander nie noemenswaardig by waterstofwaardes van 6,8 tot 7,5 nie. Die optimale pH vir ander katalase wissel van 4 tot 11, afhangende van die tipe organisme. Die optimale temperatuur wissel ook, vir 'n persoon is dit ongeveer 37o C.
Katalase is een van die vinnigste ensieme. Net een molekule daarvan is in staat om miljoene waterstofperoksiedmolekules binne 'n kwessie van minute in water en suurstof om te skakel.gee my 'n sekonde. Uit 'n ensiemologiese oogpunt beteken dit dat die ensiem katalase gekenmerk word deur 'n groot aantal omset.
Ensiemstruktuur
Catalase is 'n tetrameer van vier polipeptiedkettings, wat elk meer as 500 aminosure lank is. Die ensiem het vier groepe porfiritiese heem, waardeur dit met reaktiewe suurstofspesies reageer. Geoksideerde heem is die prostetiese groep katalase.
Ontdekkinggeskiedenis
Catalase was eers in 1818 aan wetenskaplikes bekend, toe Louis Jacques Tenard, die chemikus wat waterstofperoksied in lewende selle ontdek het, voorgestel het dat die vernietiging daarvan te wyte was aan die werking van 'n voorheen onbekende biologiese stof.
In 1900 het die Duitse chemikus Oscar Löw die eerste keer die term "katalase" geskep om na die geheimsinnige peroksied-ontbindende stof te verwys. Hy het ook daarin geslaag om die vraag te beantwoord waar die ensiem katalase vervat is. As gevolg van talle eksperimente het Oscar Lev onthul dat hierdie ensiem kenmerkend is van byna alle dier- en plantorganismes. In 'n lewende sel, soos baie ander ensieme, word katalase in peroksisome aangetref.
In 1937 is katalase die eerste keer uit beeslewer gekristalliseer. In 1938 is die molekulêre gewig van die ensiem bepaal - 250 kDa. In 1981 het wetenskaplikes die driedimensionele struktuur van beeskatalase afgebeeld.
Katalise van waterstofperoksied
Ten spyte van die feit dat waterstofperoksied is'n produk van baie normale metaboliese prosesse, dit is nie skadeloos vir die liggaam nie.
Om die vernietiging van selle en weefsels te voorkom, moet waterstofperoksied vinnig in 'n ander, minder gevaarlike stof vir die liggaam omgeskakel word. Die ensiem katalase doen presies hierdie taak - dit ontbind 'n peroksiedmolekule in twee watermolekules en 'n suurstofmolekule.
Die ontbindingsreaksie van waterstofperoksied in lewende weefsels:
2 H2O2 → 2 H2O + O 2
Die molekulêre meganisme van die afbreek van waterstofperoksied deur die ensiem katalase is nog nie akkuraat bestudeer nie. Daar word aanvaar dat die reaksie in twee fases plaasvind - in die eerste stadium bind yster in die prostetiese groep katalase aan die suurstofatoom van die peroksied, en een molekule water word vrygestel. In die tweede stap reageer die geoksideerde heem met 'n ander waterstofperoksiedmolekule, wat lei tot die vorming van nog 'n watermolekule en een suurstofmolekule.
As gevolg van hierdie werking van die ensiem katalase op waterstofperoksied, is die teenwoordigheid van hierdie aktiewe stof in weefselmonsters maklik om te bepaal. Om dit te doen, is dit genoeg om 'n klein hoeveelheid waterstofperoksied by die toetsmonster te voeg en die reaksie waar te neem. Die teenwoordigheid van die ensiem word aangedui deur die vorming van suurstofborrels. Hierdie reaksie is goed omdat dit geen spesiale toerusting of instrumente benodig nie - dit kan met die blote oog waargeneem word.
Dit is opmerklik dat die ioonenige swaar metaal kan optree as 'n nie-mededingende katalase inhibeerder. Daarbenewens tree die bekende sianied op as 'n mededingende inhibeerder van katalase as daar baie waterstofperoksied in die weefsels is. Arsenate speel die rol van aktiveerders.
Aansoek
Die ontbindende effek van die katalase-ensiem op waterstofperoksied het toepassing gevind in die voedselindustrie - met die hulp van hierdie ensiem word melk verwyder H2 O 2 voor jy kaas maak. Nog 'n toepassing is spesiale voedselverpakking wat produkte teen oksidasie beskerm. Katalase word ook in die tekstielbedryf gebruik om waterstofperoksied uit materiaal te verwyder.
Dit word in klein hoeveelhede in kontaklenshigiëne gebruik. Sommige ontsmettingsmiddels bevat waterstofperoksied en katalase word gebruik om hierdie verbinding af te breek voordat die lense hergebruik word.
Aktiwiteit
Die aktiwiteit van die ensiem katalase hang af van die ouderdom van die liggaam. In jong weefsels is die aktiwiteit van die ensiem baie hoër as in oues. Met ouderdom, beide by mense en diere, neem katalase-aktiwiteit geleidelik af as gevolg van veroudering van organe en weefsels.
Volgens 'n onlangse studie is 'n afname in katalase-aktiwiteit een van die moontlike oorsake van grys hare. Waterstofperoksied word voortdurend in die menslike liggaam gevorm, maar maak nie skade nie - katalase ontbind dit vinnig. Maar as die vlak van hierdie ensiem verminder word, is dit duidelik dat nie alle waterstofperoksied deur die ensiem gekataliseer word nie. Dit bleik dus die hare van binne af en los opnatuurlike kleurstowwe. Hierdie onverwagte ontdekking word nou deur navorsers getoets en kan dalk 'n rol speel in die ontwikkeling van middels wat keer dat hare grys word.
