Ciri Catalase, Struktur, Fungsi, Patologi

The Catalase Ia adalah enzim oksidoreductase (H2O2: H2O2 oxidorreductase). Pemangkin, dalam pelbagai tisu dan jenis sel, tindak balas "penguraian" hidrogen peroksida dalam oksigen dan air molekul.

Pemerhatian pertama enzim jenis ini bermula pada awal 1810 -an, tetapi pada tahun 1901 ketika Loew mengakui bahawa catalase hampir hadir dalam semua organisma hidup yang ada dan dalam pelbagai jenis sel yang berbeza.

Struktur molekul enzim catalase (Sumber: Vossman [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0)] melalui Wikimedia Commons)

Enzim ini, penting untuk penyelenggaraan integriti sel dan pengatur utama metabolisme hidrogen peroksida, adalah faktor asas untuk mengesahkan bahawa dalam alam semula jadi terdapat enzim yang bertindak pada substrat tertentu.

Mamalia dan organisma lain mempunyai enzim catalas yang juga boleh berkelakuan seperti peroksidase, memangkinkan tindak balas pengoksidaan substrat yang berbeza menggunakan hidrogen peroksida.

Dalam kebanyakan eukariota, enzim catalas lebih jelas dalam organel subselular yang dikenali sebagai "peroksisom", dan pada manusia terdapat banyak keadaan patologi yang berkaitan dengan kekurangan enzim ini.

[TOC]

Ciri -ciri

Aktiviti enzim seperti catalase boleh berbeza -beza bergantung kepada jenis tisu yang dipertimbangkan. Dalam mamalia, sebagai contoh, aktiviti catalase adalah penting dalam buah pinggang dan di hati, dan jauh lebih rendah dalam tisu penghubung.

Jadi catalase dalam mamalia terutamanya dikaitkan dengan semua tisu yang mempunyai metabolisme aerobik yang signifikan.

Mamalia mempunyai Catalas baik dalam mitokondria dan dalam peroksisom dan di kedua -dua petak adalah enzim yang dikaitkan dengan membran organelari. Dalam erythrocytes, sebaliknya, aktiviti catalase dikaitkan dengan enzim larut (ingat bahawa erythrocytes mempunyai organel dalaman yang terhad).

Boleh melayani anda: separuh stuart: asas, penyediaan dan kegunaan

Catalase adalah enzim dengan jumlah penggantian atau pemangkin yang tetap (ia sangat cepat dan cekap) dan tindak balas umum yang memangkin adalah seperti berikut:

2H2O2 → 2H2O + O2

Di hadapan kepekatan rendah hidrogen peroksida, catalase mamalia, misalnya, bertindak seperti oksidase, menggunakan oksigen molekul (O2) untuk mengoksidakan molekul seperti indole dan β-penetilamine, prekursor asid amino tryptophan dan neurotransmiter,.

Beberapa inhibitor kompetitif aktiviti catalase kini dikenali dan di antara mereka menonjolkan natrium dan 3-amynotriazole azid. Azida, dalam bentuk anioniknya, adalah perencat yang kuat dari protein lain dengan kumpulan hemo dan digunakan untuk penghapusan atau pencegahan pertumbuhan mikroorganisma dalam keadaan yang berbeza.

Struktur

Pada manusia, catalase dikodkan oleh gen 34 kb yang mempunyai 12 intron dan 13 exon dan encodes untuk protein asid 526 amino.

Majoriti catalas yang dikaji adalah enzim tetramerik dengan berat molekul hampir 240 kDa (60 kDa untuk setiap subunit) dan setiap monomer dikaitkan dengan kumpulan prostetik hemine atau ferroprotoporfirin.

Strukturnya terdiri daripada empat domain yang terdiri daripada struktur sekunder yang dibentuk oleh alfa neraka dan lembaran yang diserap β, dan kajian yang dijalankan dalam enzim hati manusia dan lembu telah menunjukkan bahawa protein ini dikaitkan dengan empat molekul nadph.

Molekul NADPH ini nampaknya tidak penting untuk aktiviti enzimatik catalase (untuk pengeluaran air dan oksigen dari hidrogen peroksida), tetapi ia seolah -olah berkaitan dengan penurunan kerentanan enzim ini berbanding dengan kepekatan tinggi substrat toksiknya.

Domain setiap subunit dalam katalase manusia adalah:

Boleh melayani anda: karotenoid

-Lengan N-terminal N bukan Globular yang dilanjutkan, yang berfungsi untuk penstabilan struktur kuarum

-A β-barel lapan β-kali ganda antiparallels, yang memberikan beberapa sisa persimpangan sisi kepada kumpulan hemo

-Domain "membungkus" yang mengelilingi domain luar, termasuk kumpulan hemo dan, akhirnya

-Domain dengan struktur kipas alpha

Empat subunit, dengan empat domain ini, bertanggungjawab untuk pembentukan saluran panjang yang saiznya penting untuk mekanisme pengiktirafan hidrogen peroksida oleh enzim (yang menggunakan asid amino seperti histidine, asparagine, glutamin dan asid aspartik untuknya ).

Fungsi

Menurut beberapa penulis, Catalase memenuhi dua fungsi enzimatik:

-Penguraian hidrogen peroksida dalam air molekul dan oksigen (sebagai peroksidase tertentu).

-Pengoksidaan penderma proton, seperti metanol, etanol, banyak fenol formik dan asid, menggunakan tahi hidrogen peroksida (seperti peroksidase tidak spesifik).

-Dalam erythrocytes, banyak catalase seolah -olah memainkan peranan penting dalam perlindungan hemoglobin di hadapan agen pengoksidaan, seperti hidrogen peroksida, asid askorbik, metilhydrazine dan lain -lain.

Enzim yang terdapat dalam sel -sel ini bertanggungjawab untuk mempertahankan tisu lain dengan aktiviti catalase kecil berbanding dengan kepekatan tinggi hidrogen peroksida.

-Sesetengah serangga seperti kumbang pengebom menggunakan catalase sebagai mekanisme pertahanan, kerana hidrogen peroksida menguras dan menggunakan produk oksigen gas dari reaksi tersebut untuk mendorong output air dan sebatian kimia lain dalam bentuk.

-Dalam tumbuhan, catalase (juga terdapat dalam peroksisom) adalah salah satu komponen mekanisme photorerspiration, di mana fosfoglikus yang dihasilkan oleh enzim Rubisco digunakan untuk pengeluaran 3-phosphoglycerate.

Boleh melayani anda: kitaran loos

Patologi berkaitan pada manusia

Sumber utama pengeluaran substrat catalase, hidrogen peroksida, adalah tindak balas yang dikatalisis oleh enzim oksidase, spesies oksigen reaktif dan beberapa sel tumor.

Kompaun ini terlibat dalam proses keradangan, dalam ekspresi molekul pelekat, dalam apoptosis, dalam pengawalan agregasi platelet dan mengawal percambahan sel.

Apabila terdapat kekurangan enzim ini, kepekatan tinggi substratnya dihasilkan, yang menghasilkan lesi dalam membran sel, kecacatan pengangkutan elektronik dalam mitokondria, dalam metabolisme homocysteine ​​dan dalam DNA.

Antara penyakit yang berkaitan dengan mutasi dalam gen pengekodan untuk katalase manusia boleh disebutkan:

-Mellitus Diabetes

-Hipertensi arteri

-Alzheimer

-Vitiligo dan lain -lain

Rujukan

1. Agar, n., Sadrzadeh, s., Findo, ms., & Eaton, J. (1986). Catalase erythrocyte. Pertahanan oksidan somatik? J. Clin. Melabur., 77, 319-321.
2. Góth, l., Rass, ms., & Bayar kepada. (2004). Mutasi enzim catalase dan persatuan mereka dengan reka bentuk. Diagnosis molekul, 8(3), 141-149.
3. Kirkman, h., & Gaetanit, g. F. (1984). Catalase: enzim tetramerik dengan empat molekul terikat rapat NADPH. Proc. Natl. Acade. Sci. Penggunaan, 81, 4343-4347.
4. Kirkman, h. N., & Gaetani, G. F. (2006). Catalase Mammalian: Enzim yang dihormati dengan misteri baru. Trend dalam Sains Biokimia, 32(1), 44-50.
5. Rawn, j. D. (1998). Biokimia. Burlington, Massachusetts: Penerbit Neil Patterson.
6. Salomo, e., Berg, l., & Martin, D. (1999). Biologi (Edisi ke -5.). Philadelphia, Pennsylvania: Penerbitan Kolej Saunders.
7. Vinshtein, b., Melik-Adamyan, w., Barynin, v., Vagin, a., & Grebenko, a. (1981). Struktur tiga dimensi katalase enzim. Alam, 293(1), 411-412.