Enzim katalase: fitur utama

Katalase - enzim yang ditemukan organisme di hampir semua hidup. Fungsi utamanya - untuk mengkatalisis dekomposisi hidrogen peroksida menjadi zat berbahaya bagi organisme. Katalase sangat penting bagi kehidupan sel, seperti melindungi mereka dari kehancuran oleh spesies oksigen reaktif.

Ikhtisar

Enzim katalase berkaitan dengan oksidoreduktase - kelas macam enzim yang mengkatalisis transfer elektron dari molekul mengurangi (donor) ke molekul oksidan (akseptor).

PH optimum untuk katalase dalam tubuh manusia adalah sekitar 7, namun, laju reaksi tidak berubah secara signifikan pada nilai-nilai indeks hidrogen 6,8-7,5. PH optimum untuk catalases lainnya berkisar antara 4 sampai 11 tergantung pada jenis organisme. Suhu optimum juga berbeda bagi seseorang adalah sekitar 37 ^° C

Katalase - salah satu enzim tercepat. Hanya satu molekul mampu mengkonversi jutaan molekul hidrogen peroksida menjadi air dan oksigen per detik. Dalam hal enzim yang berarti bahwa sejumlah besar revolusi karakteristik enzim katalase.

enzim struktur

Katalase adalah tetramer empat rantai polipeptida, masing-masing memiliki lebih dari 500 asam amino panjang. Enzim ini terdiri dari empat kelompok heme porfiri, dan melalui yang bereaksi dengan spesies oksigen aktif. Kelompok heme prostetik yang teroksidasi adalah katalase.

Sejarah penemuan

Katalase tidak diketahui para ilmuwan 1818 tahun sampai Louis Jacques Thenard kimia ditemukan dalam sel-sel hidrogen peroksida hidup tidak menyarankan bahwa kehancuran karena aksi dari bahan biologis yang tidak diketahui.

Pada tahun 1900, seorang ahli kimia Jerman, Oskar Leo pertama kali memperkenalkan "katalase" istilah untuk menyebut zat membusuk peroksida misterius. Ia mampu menjawab pertanyaan, di mana enzim katalase yang terkandung. Sebagai hasil dari banyak percobaan Oskar Leo mengungkapkan bahwa enzim ini adalah karakteristik dari hampir semua hewan dan tumbuhan. Dalam sel hidup, serta banyak enzim lainnya, katalase terkandung dalam peroksisom.

Pada tahun 1937 ia adalah orang pertama yang mengkristal katalase dari hati sapi. 250 kD - berat molekul enzim ditentukan pada tahun 1938. Pada tahun 1981 para ilmuwan telah menerima gambar dari struktur tiga-dimensi dari sapi katalase.

Katalisis hidrogen peroksida

Terlepas dari kenyataan bahwa hidrogen peroksida - produk dari banyak proses metabolisme normal, tidak berbahaya bagi tubuh.

Untuk mencegah kerusakan sel dan jaringan, hidrogen peroksida harus cepat diubah menjadi lain, kurang berbahaya bagi tubuh. Hal ini menjadi tantangan ini dan berupaya enzim katalase - itu terurai peroksida untuk dua molekul molekul air dan molekul oksigen.

Reaksi hidrogen peroksida dekomposisi dalam jaringan hidup:

2 H ₂ O ₂ → 2 H ₂ O + O ₂

Mekanisme molekuler dari enzim pembelahan hidrogen peroksida oleh katalase belum tepat dipahami. Hal ini diasumsikan bahwa reaksi berlangsung dalam dua tahap - tahap pertama yang terdiri dari besi katalase kelompok prostetik terikat pada atom oksigen dari peroksida, ini menghasilkan satu molekul air. Pada langkah kedua heme teroksidasi berinteraksi dengan molekul lain dari hidrogen peroksida, sehingga membentuk molekul lain air dan satu molekul oksigen.

Melalui tindakan ini dari enzim katalase untuk hidrogen peroksida, kehadiran zat aktif dalam spesimen jaringan mudah ditentukan. Untuk ini menambahkan cukup untuk tes sampel sejumlah kecil hidrogen peroksida dan mengamati reaksi. Kehadiran enzim mengatakan pembentukan gelembung oksigen. Reaksi ini baik karena tidak memerlukan alat khusus atau peralatan - dapat dilihat dengan mata telanjang.

Perlu dicatat bahwa ion dari setiap logam berat dapat bertindak sebagai inhibitor nonkompetitif katalase. Selain itu, semua sianida yang dikenal berperilaku sebagai inhibitor kompetitif katalase, jika dalam banyak jaringan hidrogen peroksida. Arsenates bertindak sebagai aktivator.

aplikasi

Aksi enzim katalase terurai hidrogen peroksida telah digunakan dalam industri makanan - menggunakan enzim ini dihapus dari susu H ₂ O ₂ untuk persiapan keju. Aplikasi lain - kemasan makanan khusus yang melindungi produk terhadap oksidasi. Katalase juga digunakan dalam industri tekstil untuk menghilangkan hidrogen peroksida dari kain.

Hal ini digunakan dalam kebersihan lensa kontak dalam jumlah kecil. Beberapa disinfektan terdiri dari hidrogen peroksida dan katalase digunakan untuk membagi komponen ini sebelum menggunakan kembali lensa.

aktivitas

Aktivitas enzim katalase tergantung pada usia organisme. Jaringan muda dari aktivitas enzim jauh lebih tinggi daripada di tua. Dengan usia pada manusia dan hewan aktivitas katalase secara bertahap menurun sebagai akibat dari penuaan jaringan dan organ.

Menurut sebuah penelitian terbaru, penurunan aktivitas katalase adalah salah satu kemungkinan penyebab beruban rambut. Hidrogen peroksida diproduksi terus menerus dalam tubuh manusia, tapi tidak ada salahnya - katalase terurai dengan cepat. Tetapi jika tingkat enzim ini berkurang, jelas bahwa tidak semua hidrogen peroksida dikatalisis oleh enzim. Dengan demikian, discolors dari dalam rambut dengan melarutkan pewarna alami. Penemuan yang tak terduga ini saat ini sedang diuji oleh para peneliti, dan mungkin memainkan peran dalam pengembangan obat, menangguhkan beruban rambut.