Katalaz enzimi: temel özellikler

Katalaz neredeyse tüm canlı organizmalarda bulunan bir enzimdir. Ana işlevi, hidrojen peroksitin vücuda zararlı olmayan maddelere dekompozisyon reaksiyonunu katalize etmektir. Katalaz, hücrelerin yaşamsal etkinliği için büyük önem taşır, çünkü aktif oksijen formlarıyla yıkımdan korur.

Genel bilgi

Katalaz enzimi, indirgeyici molekül (verici) ile oksitleyici moleküle (alıcıya) elektron transferini katalize eden geniş bir enzim sınıfı olan oksidoredüktazları ifade eder.

İnsan vücudundaki katalaz için optimum pH yaklaşık 7 iken, reaksiyon hızı, 6.8 ila 7.5 hidrojen değerlerinde belirgin bir şekilde değişmez. Diğer katalazlar için optimum pH, organizmanın türüne bağlı olarak 4 ila 11 arasındadır. Optimum sıcaklık da kişiye göre yaklaşık 37 ^o C'dir.

Katalaz en hızlı enzimden biridir. Sadece bir molekül, milyonlarca hidrojen peroksit molekülünü saniyede suya ve oksijene dönüştürebilir. Enzimoloji açısından, bu, katalaz enziminin çok sayıda devrimle karakterize edildiği anlamına gelir.

Enzimin yapısı

Katalaz dört polipeptit zincirinin tetrameri olup her biri 500'den fazla amino asitten bir uzunluğa sahiptir. Enzim, oksijenin aktif formları ile reaksiyona giren dört porfiri heme grubuna sahiptir. Okside heme, proteaz katalaz grubudur.

Keşif öyküsü

Yaşayan hücrelerde hidrojen peroksit keşfeden bir kimyager olan Louis Jacques Tenar'ın imhasının önceden bilinmeyen bir biyolojik maddenin eyleminden kaynaklandığını öne sürmediği halde, Catalase, 1818 yılına kadar bilim insanları tarafından bilinmiyordu.

1900'de Alman kimyager Oscar Lev peroksitleri parçalayan esrarengiz bir madde belirlemek için "katalaz" terimini ilk kez başlattı. Enzim katalazın bulunduğu soruyu cevaplayabildi. Oscar Lev, çok sayıda deneyin sonucunda bu enzimin neredeyse tüm hayvanlar ve bitki organizmaları için tipik olduğunu bulmuştu. Canlı bir hücrede, birçok enzim gibi, katalaz peroksizomlarda bulunur.

1937'de sığır karaciğeri tarafından ilk kez katalaz kristalleştirildi. 1938'de enzimin molekül kütlesi 250 kDa olarak belirlendi. 1981'de, bilim adamları sığır katalazının üç boyutlu yapısının bir görüntüsünü aldılar.

Hidrojen peroksit katalizörü

Hidrojen peroksitin birçok normal metabolik prosesin bir ürünü olduğu gerçeğine rağmen, vücuda zararsız değildir.

Hücrelerin ve dokuların tahrip edilmesini önlemek için, hidrojen peroksit vücut için daha tehlikeli başka bir maddeye hızla dönüştürülmelidir. Bu görev ile katalaz enzimi yönetir - peroksit molekülünü iki molekül suya ve bir oksijen molekülüne indirgemektedir.

Yaşayan dokulardaki hidrojen peroksit ayrışma reaksiyonu:

2 H202 → 2H20 + O2

Katalaz enzimi tarafından hidrojen peroksit bölünmesinin moleküler mekanizması henüz tam olarak incelenmemiştir. Reaksiyonun iki aşamada gerçekleştiği varsayılır - ilk aşamada, katalaz protez grubundaki demir, peroksit oksijen atomuna bağlanırken bir su molekülü salınır. İkinci aşamada, oksitlenmiş heme bir başka molekül su ve bir oksijen molekülünün oluşumuyla sonuçlanan başka bir hidrojen peroksit molekülü ile reaksiyona girer.

Hidrojen peroksit üzerindeki enzim katalazının bu eylemi nedeniyle doku numunelerinde bu aktif maddenin varlığının belirlenmesi kolaydır. Bunu yapmak için, test numunesine az miktarda hidrojen peroksit ilave edin ve reaksiyonu izleyin. Bir enzimin varlığı, oksijen kabarcıkları oluşumu ile belirtilir. Bu reaksiyon iyi çünkü herhangi bir özel ekipman veya alet gerektirmiyor; çıplak gözle izleniyor.

Herhangi bir ağır metalin iyonunun katalazın rekabetçi olmayan bir inhibitörü olarak hareket edebileceğini belirtmek gerekir. Ayrıca, dokularda bir sürü hidrojen peroksit varsa, bilinen siyanürlerin hepsi rekabetçi bir katalaz inhibitörü olarak davranırlar. Arsenatlar aktivatörlerin rolünü oynuyorlar.

uygulama

Enzim katalazın hidrojen peroksit üzerindeki indirgeyen etkisi, gıda endüstrisinde kullanılmaktadır; bu enzim sütten uzaklaştırır H ₂ O ₂ peynir pişene kadar. Diğer bir uygulama, ürünleri oksidasyona karşı koruyan özel gıda ambalajlama yöntemidir. Katalaz, dokulardan hidrojen peroksit çıkarmak için tekstil endüstrisinde de kullanılır.

Kontakt lens hijyeninde az miktarda kullanılır. Bazı dezenfektanlar bileşimde hidrojen peroksit içerir ve katalaz lensleri tekrar kullanmadan önce bu bileşeni ayırmak için kullanılır.

etkinlik

Katalaz enziminin aktivitesi organizmanın yaşına bağlıdır. Genç dokulardaki enzim aktivitesi eski enzimlere göre çok daha yüksektir. İnsanlarda ve hayvanlarda yaşla birlikte, katalazın aktivitesi organların ve dokuların yaşlanması sonucu kademeli olarak düşer.

Yakın tarihli bir araştırmaya göre, katalaz aktivitesinde bir azalma saç dökülmesinin olası nedenlerinden biridir. Hidrojen peroksit, insan vücudunda sürekli olarak oluşur ancak zarar vermez - katalaz hızla parçalanır. Fakat bu enzimin seviyesi azalırsa, tüm hidrojen peroksitin enzim tarafından katalize edilmediği açıktır. Böylece saçları içten dışa iter, doğal boyaları çözer. Bu beklenmedik keşif şimdi araştırmacılar tarafından test edilmekte ve belki de saç gevreğini erteleyen ilaçların geliştirilmesinde rol oynayacaktır.