Các enzyme catalase: tính năng chính

Catalase - một loại enzyme tìm thấy sinh vật ở hầu hết sống. Chức năng chính của nó - để xúc tác sự phân hủy của hydrogen peroxide vào chất vô hại đối với cơ thể. Catalase có tầm quan trọng lớn đối với đời sống của các tế bào, như bảo vệ chúng khỏi bị hủy diệt bởi loài ôxy phản ứng.

Tổng quan

Các enzyme catalase liên quan đến oxidoreductase - lớp rộng các enzyme xúc tác chuyển electron từ phân tử giảm (nhà tài trợ) để phân tử oxy hóa (chấp nhận).

PH tối ưu cho catalase trong cơ thể con người là khoảng 7, tuy nhiên, tốc độ phản ứng không thay đổi đáng kể ở giá trị của chỉ số hydrogen 6,8-7,5. Tối ưu pH cho catalases khác dao động từ 4 đến 11, tùy thuộc vào loại sinh vật. Nhiệt độ tối ưu cũng là khác nhau cho một người khoảng 37 ^° C

Catalase - một trong những enzyme nhanh nhất. Chỉ có một phân tử có khả năng chuyển đổi hàng triệu phân tử của hydro trong nước và oxy trong một giây. Về enzymology có nghĩa là một số lượng lớn các cuộc cách mạng đặc trưng của enzym catalase.

enzyme cấu trúc

Catalase là một tetramer bốn chuỗi polypeptide, mỗi trong số đó có hơn 500 axit amin dài. Enzym bao gồm bốn nhóm heme porphyry, và thông qua đó phản ứng với loài oxy hoạt động. Các nhóm heme giả oxy hóa là một catalase.

Lịch sử phát hiện

Catalase đã không được biết đến với các nhà khoa học 1818 năm cho đến khi Louis Jacques Thénard hóa học phát hiện trong các tế bào của hydrogen peroxide sống không gợi ý rằng sự hủy diệt của nó do tác động của một vật liệu sinh học chưa được biết.

Năm 1900, một nhà hóa học người Đức, Oskar Leo đầu tiên giới thiệu "catalase" thuật ngữ để nói đến một chất phân hủy peroxide bí ẩn. Ông đã có thể trả lời câu hỏi, nơi mà các enzyme catalase kiềm chế. Theo kết quả của nhiều thí nghiệm Oskar Leo tiết lộ rằng enzyme này là đặc trưng của hầu hết các loài động vật và thực vật. Trong các tế bào sống, cũng như nhiều enzyme khác, catalase được chứa trong peroxisome.

Năm 1937, ông là người đầu tiên kết tinh catalase từ gan bò. 250 kD - trọng lượng phân tử của enzyme được xác định vào năm 1938. Năm 1981 các nhà khoa học đã nhận được hình ảnh của cấu trúc ba chiều của bò catalase.

Các xúc tác của hydrogen peroxide

Mặc dù thực tế rằng hydrogen peroxide - một sản phẩm của nhiều quá trình trao đổi chất bình thường, nó không phải là vô hại với cơ thể.

Để ngăn chặn sự phá hủy của các tế bào và các mô, hydrogen peroxide phải được nhanh chóng chuyển đổi thành khác, ít nguy hiểm cho cơ thể. Đó là thách thức này và phản ứng enzyme catalase - nó phân hủy các peroxide để hai phân tử của các phân tử nước và các phân tử oxy.

Phản ứng của hydrogen peroxide phân hủy trong các mô sống:

2 H ₂ O ₂ → 2 H ₂ O + O ₂

Cơ chế phân tử của enzyme phân cắt của hydrogen peroxide bởi catalase không được hiểu chưa chính xác. Người ta cho rằng các phản ứng xảy ra trong hai giai đoạn - giai đoạn đầu tiên bao gồm sắt catalase nhóm giả liên kết với một nguyên tử oxy của peroxide, điều này tạo ra một phân tử nước. Trong bước thứ hai heme oxy hóa tương tác với một phân tử hydrogen peroxide, từ đó hình thành một phân tử nước và một phân tử oxy.

Qua hành động này của enzym catalase cho hydrogen peroxide, sự hiện diện của hoạt chất trong mẫu mô được dễ dàng xác định. Để tiện ích này đủ để kiểm tra lấy mẫu một lượng nhỏ hydrogen peroxide và quan sát phản ứng. Sự có mặt của enzyme nói với sự hình thành của bong bóng oxy. Phản ứng này là tốt vì nó không đòi hỏi bất kỳ công cụ hoặc thiết bị đặc biệt - nó có thể được nhìn thấy bằng mắt thường.

Điều đáng chú ý là một ion của bất kỳ kim loại nặng có thể hoạt động như một chất ức chế không cạnh tranh của catalase. Hơn nữa, tất cả xyanua biết cư xử như một chất ức chế cạnh tranh của catalase, nếu trong nhiều mô của hydrogen peroxide. Asenat đóng vai trò như chất hoạt hoá.

ứng dụng

Hành động của enzym catalase phân hủy hydrogen peroxide đã được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm - sử dụng enzyme này được lấy ra từ sữa H ₂ O ₂ để công tác chuẩn bị của pho mát. Một ứng dụng - bao bì thực phẩm đặc biệt để bảo vệ các sản phẩm chống lại quá trình oxy hóa. Catalase cũng được sử dụng trong ngành công nghiệp dệt may cho việc loại bỏ các hydrogen peroxide từ vải.

Nó được sử dụng trong vệ sinh kính áp tròng với số lượng nhỏ. Một số chất khử trùng được cấu tạo của hydrogen peroxide và catalase được sử dụng để tách thành phần này trước khi tái sử dụng ống kính.

hoạt động

Hoạt động của catalase enzyme phụ thuộc vào độ tuổi của sinh vật. Các mô trẻ của hoạt động enzyme cao hơn rất nhiều so với cái cũ. Với tuổi ở người và động vật hoạt động catalase giảm dần như là kết quả của quá trình lão hóa của các mô và cơ quan.

Theo một nghiên cứu gần đây, giảm hoạt động catalase là một trong những nguyên nhân có thể già tóc. Hydrogen peroxide được sản xuất liên tục trong cơ thể con người, nhưng không có hại - catalase phân hủy nó một cách nhanh chóng. Nhưng nếu mức độ enzym này giảm đi, rõ ràng là không phải tất cả hydrogen peroxide được xúc tác bởi enzyme. Do đó, nó đổi màu từ bên trong tóc bằng cách hòa tan thuốc nhuộm tự nhiên. khám phá bất ngờ này hiện đang được thử nghiệm bởi các nhà nghiên cứu, và có thể đóng một vai trò trong sự phát triển của các loại thuốc, đình chỉ già tóc.