Каталаза нь бараг бүх амьд организмд байдаг фермент юм. Үүний гол үүрэг нь устөрөгчийн хэт исэл нь биед хоргүй бодисыг задлах урвалыг хурдасгах явдал юм. Каталаза нь эсийг хүчилтөрөгчийн идэвхит төрлөөр устгахаас хамгаалдаг тул түүний амьдралд маш чухал юм.
Ерөнхий мэдээлэл
Ферментийн каталаз нь исэлдүүлэгч (ханивлагч) молекулаас электроныг исэлдүүлэгч (хүлээн авагч) молекул руу шилжүүлэх ферментийн өргөн хүрээний анги болох оксидоредуктазуудад хамаардаг.
Хүний биед каталазын хамгийн оновчтой рН нь 7 орчим байдаг боловч устөрөгчийн утга 6.8-аас 7.5 хүртэл урвалын хурд мэдэгдэхүйц өөрчлөгддөггүй. Бусад каталазын оновчтой рН нь 4-11 хооронд хэлбэлздэг., организмын төрлөөс хамааран. Хамгийн оновчтой температур нь бас өөр өөр байдаг бөгөөд хүний хувьд ойролцоогоор 37o C.
Каталаза бол хамгийн хурдан ферментүүдийн нэг юм. Үүний нэг молекул нь хэдхэн минутын дотор сая сая устөрөгчийн хэт ислийн молекулыг ус, хүчилтөрөгч болгон хувиргах чадвартай.надад секунд өгөөч. Ферментологийн үүднээс авч үзвэл каталазын фермент нь маш олон тооны эргэлтээр тодорхойлогддог гэсэн үг юм.
Ферментийн бүтэц
Каталаза нь тус бүр нь 500 гаруй амин хүчлийн урттай дөрвөн полипептидийн гинжин хэлхээний тетрамер юм. Фермент нь дөрвөн бүлэг порфирит гемтэй бөгөөд үүний ачаар реактив хүчилтөрөгчтэй урвалд ордог. Исэлдсэн гем нь каталазын хиймэл бүлэг юм.
Нээлтийн түүх
Каталазыг 1818 онд амьд эсээс устөрөгчийн хэт ислийг нээсэн химич Луи Жак Тенар түүнийг устгасан нь урьд өмнө мэдэгдээгүй биологийн бодисын үйлчлэлээс болсон гэж таамаглах хүртэл эрдэмтэд мэддэггүй байсан.
1900 онд Германы химич Оскар Лёв анх "каталаза" хэмээх нэр томъёог хэт исэл задалдаг нууцлаг бодисыг нэрлэжээ. Каталаза фермент хаана агуулагддаг вэ гэсэн асуултад мөн хариулж чаджээ. Олон тооны туршилтуудын үр дүнд Оскар Лев энэ фермент нь бараг бүх амьтан, ургамлын организмын онцлог шинж чанартай болохыг илрүүлсэн. Амьд эсэд бусад олон ферментийн нэгэн адил каталаз нь пероксисомд агуулагддаг.
1937 онд үхрийн элэгнээс каталазыг анх удаа талстжуулжээ. 1938 онд ферментийн молекул жинг тодорхойлсон - 250 кДа. 1981 онд эрдэмтэд үхрийн каталазын гурван хэмжээст бүтцийг дүрсэлсэн байна.
Устөрөгчийн хэт ислийн катализ
Устөрөгчийн хэт исэл байгаа хэдий чБодисын солилцооны олон үйл явцын бүтээгдэхүүн учраас биед хоргүй.
Эс, эд эсийг устгахаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд устөрөгчийн хэт ислийг хурдан өөр, биед аюул багатай бодис болгон хувиргах шаардлагатай. Каталаза фермент нь яг энэ үүргийг гүйцэтгэдэг - энэ нь хэт ислийн молекулыг хоёр усны молекул болон хүчилтөрөгчийн молекул болгон задалдаг.
Амьд эдэд устөрөгчийн хэт исэл задрах урвал:
2 H2O2 → 2 H2O + O 2
Каталаза ферментийн нөлөөгөөр устөрөгчийн хэт исэл задрах молекулын механизм хараахан нарийн судлагдаагүй байна. Урвал нь хоёр үе шаттайгаар явагддаг гэж үздэг - эхний шатанд протезийн каталазын бүлгийн төмөр нь хэт ислийн хүчилтөрөгчийн атомтай холбогдож, нэг молекул ус ялгардаг. Хоёр дахь шатанд исэлдсэн гем нь өөр устөрөгчийн хэт ислийн молекултай урвалд орж, өөр усны молекул, нэг хүчилтөрөгчийн молекул үүснэ.
Каталаза ферментийн устөрөгчийн хэт исэлд үзүүлэх энэхүү үйл ажиллагааны улмаас эд эсийн дээжинд энэ идэвхтэй бодис байгаа эсэхийг тодорхойлоход хялбар байдаг. Үүнийг хийхийн тулд туршилтын дээжинд бага хэмжээний устөрөгчийн хэт исэл нэмж, урвалыг ажиглахад хангалттай. Фермент байгаа нь хүчилтөрөгчийн бөмбөлөг үүсэх замаар илэрхийлэгддэг. Энэ урвал нь ямар ч тусгай төхөөрөмж, багаж хэрэгсэл шаарддаггүй тул сайн байдаг - үүнийг энгийн нүдээр харж болно.
Ион гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэйаливаа хүнд металл нь өрсөлдөх чадваргүй каталазын дарангуйлагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Нэмж дурдахад, сайн мэддэг цианид нь эд эсэд устөрөгчийн хэт исэл ихтэй тохиолдолд каталазын өрсөлдөх чадвартай дарангуйлагч болдог. Арсенатууд идэвхжүүлэгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг.
Програм
Каталаза ферментийн устөрөгчийн хэт исэлд задрах нөлөө нь хүнсний үйлдвэрлэлд хэрэглэгдэх болсон - энэ ферментийн тусламжтайгаар сүүг устгадаг H2 О 2 бяслаг хийхээс өмнө. Өөр нэг хэрэглээ бол бүтээгдэхүүнийг исэлдэлтээс хамгаалдаг хүнсний тусгай сав баглаа боодол юм. Каталазыг нэхмэлийн үйлдвэрт мөн даавуунаас устөрөгчийн хэт ислийг арилгахад ашигладаг.
Контакт линзний эрүүл ахуйд бага хэмжээгээр хэрэглэдэг. Зарим ариутгагч бодисууд нь устөрөгчийн хэт исэл агуулдаг бөгөөд линзийг дахин ашиглахын өмнө каталазыг задлахад ашигладаг.
Үйл ажиллагаа
Ферментийн каталазын идэвхжил нь биеийн наснаас хамаарна. Залуу эдэд ферментийн идэвхжил нь хуучин эдээс хамаагүй өндөр байдаг. Хүн, амьтны аль алинд нь нас ахих тусам эрхтэн, эд эсийн хөгшрөлтийн үр дүнд каталазын идэвхжил аажмаар буурдаг.
Сүүлийн үеийн судалгаагаар каталазын идэвхжил буурсан нь үс бууралтаж болзошгүй шалтгаануудын нэг юм. Устөрөгчийн хэт исэл нь хүний биед байнга үүсдэг боловч хор хөнөөл учруулдаггүй - каталаз нь түүнийг хурдан задалдаг. Гэхдээ хэрэв энэ ферментийн түвшин буурвал бүх устөрөгчийн хэт исэл ферментээр катализ болдоггүй нь ойлгомжтой. Тиймээс үсийг дотроос нь цайруулж, уусганабайгалийн будаг. Энэхүү гэнэтийн нээлтийг одоо судлаачид туршиж байгаа бөгөөд үсний бууралтыг зогсоодог эм бүтээхэд чухал үүрэг гүйцэтгэж магадгүй юм.
