Каталазын фермент: үндсэн шинж чанарууд

Каталаз нь бараг бүх амьд организмд байдаг фермент юм. Үндсэн функц нь устөрөгчийн хэт исэлийн задралаас бие махбодод хор хөнөөл учруулах бодис руу хурдасгах явдал юм. Catalase нь эсийн амин чухал үйл ажиллагаанд чухал ач холбогдолтой байдаг. Учир нь тэдгээр нь хүчилтөрөгчийн идэвхитэй хэлбэрээр устгахаас хамгаалж байдаг.

Ерөнхий мэдээлэл

Ферментийн катализа нь исэлдүүлэгч бодисууд юм. Энэ нь исэлдүүлэгч молекул (хүлээн авагч) руу дамжуулагч молекул (хандивлагч) -аас электронуудыг шилжүүлэх колониудыг агуулдаг ихээхэн хэмжээний фермент юм.

Хүний биед катализийн рН-ийн хамгийн сайн рН нь 7 орчим байдаг боловч урвалын түвшин 6.8-7.5-ийн устөрөгчийн утгаас үлэмж хэмжээгээр өөрчлөгддөггүй. Бусад катализаторын хувьд хамгийн тохиромжтой рН нь 4-11-ийн хооронд орших ба энэ нь организмын төрлөөс хамаарна. Хамгийн оновчтой температур нь 37оС-ийн хувьд өөр өөр байдаг.

Каталаз нь хамгийн хурдан ферментүүдийн нэг юм. Зөвхөн нэг молекул нь сая сая устөрөгчийн хэт исэл молекулуудыг ус болон хүчилтөрөгч болгон хувиргаж чадна. Ферментийн үзэл бодлоос харахад каталаз фермент нь олон тооны хувьсгалаар тодорхойлогддог гэсэн үг юм.

Ферментийн бүтэц

Каталас нь дөрвөн полипептидын тромбозын тетрограм бөгөөд тэдгээр нь тус бүр 500 амин хүчлээс илүү урттай байдаг. Фермент нь порфирийн гомийн дөрвөн бүлэг байдаг ба эдгээр нь хүчилтөрөгчийн идэвхитэй хэлбэрүүдтэй урвалд ордог. Исэлдсэн гем нь хиймэл хэсэг болох каталаз юм.

Нээлтийн түүх

Catalase 1818 оныг хүртэл эрдэмтэд мэдэхгүй байсан бол амьд эс дэхь устөрөгчийн хэт ислийг илрүүлсэн химич Луис Жак Трисэр үүнийг урьд өмнө үл мэдэгдэх биологийн бодисын үйлдэлтэй холбоотой гэж үзээгүй байна.

1900 онд Германы химич Оскар Лев анх "каталаз" хэмээх нэр томъёог "хэт ислийг задалдаг" нууцлаг бодисыг томъёолсон. Тэрээр ферментийн каталаз хаана байгаа тухай асуултанд хариулж чадсан. Олон тооны туршилтуудын үр дүнд Оскар Лев энэ ферментийг бараг бүх амьтан, ургамлын организмд түгээмэл байдаг гэж үздэг. Амьд эсэд бусад олон ферментүүд шиг каталаз нь пероксимомд агуулагдана.

1937 онд үхэр үхрийн каталазыг анх удаа талсж авсан. 1938 онд ферментийн молекул массыг 250 kDa гэж тогтоосон. 1981 онд эрдэмтэн үхрийн каталазын гурван хэмжээст бүтцийн дүр төрхийг авчээ.

Устөрөгчийн хэт исэлийг салгах

Устөрөгчийн хэт исэл олон янзын бодисын солилцооны үйл явцын үр дүн боловч энэ нь биед хоргүй юм.

Хүний эс, эд эсийг устгахаас сэргийлж устөрөгчийн хэт исэл нь бие махбодын хувьд илүү аюултай бодис болж хувирдаг. Каталазын энзим нь энэхүү молекулыг удирдана. Энэ нь хэт исэлийн хэт исэлийг хоёр усны молекул болон хүчилтөрөгчийн молекулт задалдаг.

Амьд эдэд устөрөгчийн хэт ислийн задралын урвал:

2 H ₂ O ₂ → 2 H ₂ O + O ₂

Ферментийн каталазын устөрөгчийн хэт исэлийн молекул механизм яг үнэндээ хийгдээгүй байна. Энэ урвалыг хоёр үе шатанд явуулдаг гэж үздэг - эхний шатанд, катализацийн бүлгийн каталазат төмрийн хүчилтөрөгчийн атомын хэт исэлдэж, харин нэг усны молекул сулардаг гэж үздэг. Хоёр дахь шатанд исэлдсэн гем устөрөгчийн хэт исэл өөр өөр молекултай урвалд орж, өөр нэг усны молекул, нэг хүчилтөрөгчийн молекулыг бий болгодог.

Устөрөгчийн хэт исэл дэх энзим каталазын энэхүү үйлдэл нь эдийн дээжинд идэвхтэй бодис илрэх боломжтой. Үүнийг хийхийн тулд бага хэмжээний устөрөгчийн хэт ислийг туршилтын дээжинд нэмж, урвалыг ажиглана. Хүчилтөрөгчийн бөмбөлөг үүсэх замаар ферментийг байлгахыг зааж өгнө. Энэ урвал нь ямар ч тусгай багаж хэрэгсэл, багаж хэрэгсэл шаарддаггүй учраас сайн үр дүнтэй байдаг. Энэ нь нүцгэн нүдээр ажиглагдаж болно.

Аливаа хүнд металлын ионыг каталазын өрсөлдөх чадваргүй дарангуйлагч гэж үзэх нь зүйтэй. Үүнээс гадна, бүх мэдэгдэж байгаа цианид нь эдэд устөрөгчийн хэт ислийг их хэмжээгээр агуулдаг бол өрсөлдөх катализа саатуулагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Арсенал нь идэвхжүүлэгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг.

Програм

Устөрөгчийн хэт исэл дэх ферментийн каталазын доройтол нь хүнсний салбарын хэрэглээг олж илрүүлсэн бөгөөд энэ фермент нь сүү Бяслаг чанах хүртэл H ₂ O ₂ . Өөр нэг хэрэглээ нь хүнсний бүтээгдэхүүнийг исэлдүүлэхээс хамгаалдаг тусгай сав баглаа боодол юм. Catalase нь нэхмэлийн үйлдвэрт мөн устөрөгчийн хэт исэлийг устгахад хэрэглэдэг.

Энэ нь контакт линзний эрүүл ахуйд бага хэмжээгээр хэрэглэгддэг. Зарим ариутгагч бодисууд нь устөрөгчийн хэт исэлтэй бөгөөд каталаз нь линзийг дахин ашиглахаас өмнө энэ хэсгийг салгахад ашигладаг.

Үйл ажиллагаа

Каталазын ферментийн үйл ажиллагаа нь организмын наснаас хамаарна. Залуу эдэд ферментийн үйл ажиллагаа нь хөгшрөлтөөс хамаагүй өндөр байдаг. Нас, хүн, амьтанд хоёулаа эрхтэн, эд эрхтний хөгшрөлтийн үр дүнд каталазын үйл ажиллагаа аажмаар буурдаг.

Сүүлийн үеийн судалгаагаар каталазын үйл ажиллагааны бууралт нь үс унах магадлалын нэг юм. Устөрөгчийн хэт исэл нь хүний биед байнга үүсдэг боловч хор хөнөөл учруулахгүй бол каталаз хурдан задрах болно. Хэрэв энэ ферментийн түвшин буурсан бол бүх устөрөгчийн хэт исэл ферментээр катализарждаггүй нь мэдээж юм. Тиймээс энэ нь дотроосоо үсийг унагаж, байгалийн будагдсан уусмалыг задалдаг. Энэхүү гэнэтийн нээлтийг судлаачид туршиж үзсэн бөгөөд магадгүй саарал үсийг зогсоох эмийг хөгжүүлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэх болно.