카탈라아제 효소 : 기본 특징

카탈라아제는 거의 모든 생물체에서 발견되는 효소입니다. 그것의 주요 기능은 과산화 수소의 몸에 무해한 물질에 분해 반응을 촉매 작용하기위한 것이다. 카탈라아제는 활성 산소에 의한 파괴로부터 세포를 보호하기 때문에 세포의 중요한 활동에 매우 중요합니다.

일반 정보

효소 카탈라아제는 산화 환원 효소 (oxidoreductases) - 환원제 분자 (공여체)에서 산화 분자 (수용체)로 전자의 전달을 촉매하는 방대한 종류의 효소를 의미합니다.

인체에서의 카탈라아제의 최적 pH는 약 7이지만, 수소 값 6.8-7.5에서 반응 속도는 크게 변하지 않는다. 다른 카탈라아제의 최적 pH는 유기체의 유형에 따라 4에서 11까지입니다. 최적의 온도 또한 사람마다 약 37 ℃ 다.

카탈라아제는 가장 빠른 효소 중 하나입니다. 한 분자만으로 수백만 개의 과산화수소 분자를 물과 산소로 변환 할 수 있습니다. 효소학의 관점에서 볼 때 이는 카탈라아제 효소가 많은 수의 회전을 특징으로한다는 것을 의미합니다.

효소의 구조

카탈라아제는 4 개의 폴리펩티드 사슬의 4 량체이며, 각각은 500 개 이상의 아미노산 길이를 갖는다. 이 효소는 반암 헴 (heph)의 네 가지 그룹을 가지고 있는데, 이는 활성 형태의 산소와 반응하기 때문입니다. 산화 된 헴은 카탈라아제의 보철적인 그룹입니다.

발견의 역사

카탈라아제는 1818 년까지 과학자들에게 알려지지 않았지만 살아있는 세포에서 과산화수소를 발견 한 화학자 인 루이 자끄 테나 (Louis Jacques Tenar)는 그 파괴가 이전에 알려지지 않은 생물학적 물질의 작용으로 인한 것이라고 주장하지 않았다.

1900 년 독일의 화학자 오스카 레프 (Oscar Lev)는 과산화물을 분해하는 신비한 물질을 지정하기 위해 처음으로 "카탈라아제"라는 용어를 도입했습니다. 그는 효소 카탈라아제가 들어있는 질문에 대답 할 수있었습니다. 많은 실험의 결과로, Oscar Lev는이 효소가 거의 모든 동물과 식물 유기체에 전형적이라는 것을 발견했습니다. 다른 많은 효소와 마찬가지로 살아있는 세포에서 카탈라아제는 과산화물에 포함되어 있습니다.

1937 년 처음으로 쇠고기 간의 카탈라아제가 결정화되었습니다. 1938 년에 효소의 분자량은 250 kDa로 결정되었다. 1981 년 과학자들은 소의 카탈라아제의 3 차원 구조에 대한 이미지를 받았다.

과산화수소의 촉매 작용

과산화수소는 많은 일반적인 대사 과정의 산물 임에도 불구하고 인체에 무해한 것은 아닙니다.

세포와 조직의 파괴를 막기 위해 과산화수소는 몸에 덜 위험한 다른 물질로 빠르게 전환되어야합니다. 이 작업으로 카탈라아제 효소가 관리합니다 - 과산화수소 분자를 2 개의 물 분자와 산소 분자로 분해합니다.

살아있는 조직에서의 과산화수소의 분해 반응 :

2 H ₂ O ₂ → 2 H ₂ O + O ₂

효소 카탈라아제에 의한 과산화수소 절단의 분자 메커니즘은 아직 완전히 연구되지 않았다. 이 반응은 두 단계로 진행된다고 가정합니다. 첫 번째 단계에서는 카탈라아제의 보철 군에있는 철이 과산화수소의 산소 원자에 결합하고 한 분자는 해리됩니다. 두 번째 단계에서 산화 된 헴은 다른 분자의 과산화수소와 반응하여 물 분자와 산소 분자를 형성합니다.

과산화수소에 효소 카탈라아제의이 활동 때문에, 조직 샘플에있는이 활동적인 물질의 존재는 결정하기 쉽습니다. 이렇게하려면 시험 샘플에 소량의 과산화수소를 첨가하고 반응을 관찰하기 만하면됩니다. 효소의 존재는 산소 버블의 형성에 의해 나타난다. 이 반응은 특별한 장비 나 공구가 필요 없기 때문에 좋으며 육안으로 볼 수 있습니다.

중금속의 이온이 카탈라아제의 비 경쟁적 억제제로 작용할 수 있다는 점은 주목할 가치가있다. 또한 조직에 과산화수소가 많은 경우 모든 알려진 시안화물은 경쟁력있는 카탈라아제 억제제 역할을합니다. 비산 염은 활성제의 역할을합니다.

신청서

과산화수소에 대한 효소 카탈라아제의 분해 작용은 식품 산업에서 응용을 발견했습니다.이 효소는 우유에서 제거합니다 H ₂ O ₂ 가 치즈가 요리 될 때까지. 또 다른 응용 분야는 제품을 산화로부터 보호하는 특별한 식품 포장입니다. 또한 카탈라아제는 섬유 산업에서 과산화수소를 제거하는 데 사용됩니다.

콘택트 렌즈의 위생에 소량 사용됩니다. 일부 소독제는 조성물에 과산화수소를 가지고 있으며 카탈라아제는 렌즈를 재사용하기 전에이 성분을 분리하는데 사용됩니다.

활동

카탈라아제 효소의 활성은 유기체의 나이에 달려있다. 젊은 조직에서는 효소의 활성이 오래된 조직보다 훨씬 높습니다. 사람과 동물 모두에서 나이가 들면서 장기와 조직의 노화로 인해 카탈라아제의 활성이 점차 감소합니다.

최근 연구에 따르면, 카탈라아제 활성의 감소는 탈모의 가능한 원인 중 하나입니다. 과산화수소는 인체에서 끊임없이 형성되지만 해를 끼치 지 않습니다. 카탈라아제는 빠르게 분해됩니다. 그러나이 효소의 수준이 낮아지면 모든 과산화수소가 효소에 의해 촉매되는 것은 아니라는 것이 분명합니다. 따라서, 안쪽에서 머리카락이 변색되어 천연 염료가 용해됩니다. 이 예기치 않은 발견은 이제 연구자들에 의해 시험되고 있으며, 어쩌면 머리 그레이를 억제하는 약물의 개발에 중요한 역할을 할 것입니다.