Katalasegenskaper, struktur, funktioner, patologier

De katalas Det är ett oxidoreduktasenzym (H2O2: H2O2 oxidorreduktas) som är allmänt fördelat i naturen. Katalyserar, i olika vävnader och typer av celler, reaktionen "nedbrytning" av väteperoxid i molekylärt syre och vatten.

De första observationerna av denna typ av enzym går tillbaka till början av 1810 -talet, men det var 1901 när Loew erkände att katalas praktiskt taget är närvarande i alla befintliga levande organismer och i flera typer av olika celler.

Molekylär struktur av katalasenzymet (källa: Vossman [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/3.0)] via Wikimedia Commons)

Detta enzym, avgörande för upprätthållandet av cellulär integritet och huvudregulator för väteperoxidmetabolism, var en grundläggande faktor för att bekräfta att det i naturen finns enzymer som verkar på specifika substrat.

Däggdjur och andra organismer har katalasenzymer som också kan bete sig som peroxidaser, vilket katalyserar oxiderande reaktioner från olika substrat med väteperoxid.

I de flesta eukaryoter är katalasenzymer övervägande i subcellulära organeller kända som "peroxisomer", och hos människor finns det många patologiska tillstånd relaterade till bristen på detta enzym.

[TOC]

Egenskaper

Aktiviteten hos enzymer såsom katalas kan variera avsevärt beroende på den vävnadstyp som beaktas. Hos däggdjur är till exempel katalasaktivitet betydande både i njurarna och i levern och är mycket lägre i bindvävnader.

Så att katalas hos däggdjur huvudsakligen är associerat med alla vävnader som har betydande aerob metabolism.

Däggdjur har katalor både i mitokondrier och i peroxisomer och i båda facken finns enzymer associerade med organelära membran. I erytrocyter, tvärtom, är katalasaktivitet associerad med ett lösligt enzym (kom ihåg att erytrocyter har knappa interna organeller).

Kan tjäna dig: Half Stuart: Foundation, förberedelser och användningar

Katalas är ett enzym med ett stort antal ersättningar eller konstant katalytiska (det är mycket snabbt och effektivt) och den allmänna reaktionen som katalyserar är som följer:

2H2O2 → 2H2O + O2

I närvaro av låga koncentrationer av väteperoxid uppför sig däggalkatalas, till exempel som ett oxidas, med användning av molekylärt syre (O2) för att oxidera molekyler såsom indol och p-penyletylamin, föregångare för tryptofanaminosyran och en neurotransmitter.

Vissa konkurrerande hämmare av katalasaktiviteten är för närvarande kända och bland dem sticker ut natrium och 3-amynotriazol Azid. Azida, i sin anjoniska form, är en kraftfull hämmare av andra proteiner med hemogrupper och används för att eliminera eller förebygga mikroorganismens tillväxt under olika förhållanden.

Strukturera

Hos människor kodas katalas av en 34 kb -gen som har 12 introner och 13 exoner och kodar för ett 526 aminosyraprotein.

Majoriteten av de studerade katalorna är tetrameriska enzymer med en molekylvikt nära 240 kDa (60 kDa för varje underenhet) och varje monomer är associerad med en hemin eller ferroprotoporfirin -protesgrupp.

Strukturen består av fyra domäner som består av sekundära strukturer som bildas av alfa-hellices och p-planerade ark, och studier som utförs i enzymet i levern av människor och nötkreatur har visat att dessa proteiner är kopplade till fyra NADPH-molekyler.

Dessa NADPH -molekyler verkar inte väsentliga för den enzymatiska aktiviteten hos katalas (för produktion av vatten och syre från väteperoxid), men det verkar relatera till en minskning av känsligheten för detta enzym jämfört med höga koncentrationer av dess giftiga substrat.

Domänerna för varje underenhet i katalaset av människor är:

Kan tjäna dig: karotenoider

-En utökad icke-globulär N-terminal arm, som fungerar för stabilisering av den kvartära strukturen

-En ß-fat med åtta ß-folds antiparalleller, som ger några av sidokorsningsresterna till hemo-gruppen

-En domän av "omslag" som omger den yttre domänen, inklusive hemo -gruppen och äntligen

-En domän med alfa -propellerstruktur

De fyra underenheterna, med dessa fyra domäner, är ansvariga för bildandet av en lång kanal vars storlek är avgörande för mekanismen för igenkänning av väteperoxid av enzymet (som använder aminosyror såsom histidin, asparagin, glutamin och aspartinsyra för den för den ).

Funktioner

Enligt vissa författare uppfyller katalas två enzymatiska funktioner:

-Nedbrytning av väteperoxid i molekylvatten och syre (som ett specifikt peroxidas).

-Oxidationen av protonsgivare, såsom metanol, etanol, många formiska fenoler och syra, med användning av en mol väteperoxid (såsom ett icke -specifikt peroxidas).

-I erytrocyter verkar den stora mängden katalas spela en viktig roll i skyddet av hemoglobin framför oxiderande medel, såsom väteperoxid, askorbinsyra, metylhydrazin och andra.

Det enzym som finns i dessa celler är ansvarigt för försvaret av andra vävnader med liten katalasaktivitet jämfört med höga koncentrationer av väteperoxid.

-Vissa insekter såsom bombbalbbagage använder katalas som en försvarsmekanism, eftersom väteperoxid sönderdelas och använder gasformad syreprodukt av nämnda reaktion för att driva vattenutgången och andra kemiska föreningar i form av.

-I växter är katalas (även närvarande i peroxisomer) en av komponenterna i fotorerspirationsmekanismen, under vilken fosfoglykat som produceras av Rubisco-enzymet används för produktion av 3-fosfoglycerat.

Kan tjäna dig: loos cykel

Relaterade patologier hos människor

De huvudsakliga produktionskällorna av katalasunderlaget, väteperoxid, är reaktionerna katalyserade av oxidasenzymer, reaktiva syrearter och vissa tumörceller.

Denna förening är involverad i inflammatoriska processer, i uttrycket av limmolekyler, vid apoptos, i regleringen av blodplättaggregering och i kontroll av cellproliferation.

När det finns brister i detta enzym genereras höga koncentrationer av dess substrat, som producerar lesioner i cellmembranet, defekter i elektronisk transport i mitokondrier, i metabolismen av homocystein och i DNA.

Bland de sjukdomar som är förknippade med mutationer i den kodande genen för människors katalas kan nämnas:

-Mellitus diabetes

-Arteriell hypertoni

-Alzheimers

-Vitiligo och andra

Referenser

1. Agar, n., Sadrzadeh, s., Findo, p., & Eaton, J. (1986). Erytrocytkatalas. Ett somatiskt oxidantförsvar? J. Klinka. Investera., 77, 319-321.
2. Góth, l., Rass, s., & Betala till. (2004). Catalase -enzymmutationer och deras associering med mönster. Molekyldiagnos, 8(3), 141-149.
3. Kirkman, h., & Gaetanit, g. F. (1984). Katalas: Ett tetramiskt enzym med fyra tätt bundna molekyler av NADPH. Proc. Natl. Akad. Sci. Användning, 81, 4343-4347.
4. Kirkman, h. N., & Gaetani, g. F. (2006). Däggdjurskatalas: Venerable enzym med nya mysterier. Trender inom biokemiska vetenskaper, 32(1), 44-50.
5. Rawn, j. D. (1998). Biokemi. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publishers.
6. Salomo, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biologi (5: e upplagan.). Philadelphia, Pennsylvania: Saunders College Publishing.
7. Vinshtein, b., Melik-adamyan, w., Barynin, V., Vagin, a., & Grebenko, a. (1981). Tredimensionell struktur av enzymkatalas. Natur, 293(1), 411-412.