Katalaasiominaisuudet, rakenne, toiminnot, patologiot

Se katalaasi Se on oksidoreduktaasientsyymi (H2O2: H2O2 oksidoreduktaasi), joka on levinnyt laajasti luonnossa. Katalysoi, erilaisissa kudoksissa ja solutyypeissä, vetyperoksidin ”hajoamisreaktio” molekyylihappussa ja vedessä.

Tämän tyyppisen entsyymin ensimmäiset havainnot ovat peräisin 1810 -luvun alkupuolella, mutta se oli vuonna 1901, kun Loew tunnusti, että katalaasi on käytännössä läsnä kaikissa olemassa olevissa elävissä organismeissa ja monissa erityyppisissä soluissa.

Katalaasientsyymin molekyylirakenne (lähde: Vossman [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/3.0)] Wikimedia Commonsin kautta)

Tämä entsyymi, joka on ratkaisevan tärkeä solujen eheyden ylläpitämiseksi ja vetyperoksidimetabolian pääregulaattoriksi, oli perustavanlaatuinen tekijä vahvistaakseen, että luonnossa on entsyymejä, jotka toimivat spesifisiin substraatteihin.

Nisäkkäillä ja muilla organismeilla on katali.

Useimmissa eukaryooteissa katalas -entsyymit ovat etusijalla solunsisäisissä organelissa, joita kutsutaan ”peroksisomiksi”, ja ihmisillä on olemassa lukuisia patologisia olosuhteita, jotka liittyvät tämän entsyymin puutokseen.

[TOC]

Ominaisuudet

Entsyymien, kuten katalaasi, aktiivisuus voi vaihdella huomattavasti riippuen tarkasteltavan kudoksen tyypistä. Esimerkiksi nisäkkäissä katalaasiaktiivisuus on merkittävää sekä munuaisissa että maksassa, ja se on paljon pienempi sidekudoksissa.

Niin että nisäkkäiden katalaasi liittyy pääasiassa kaikkiin kudoksiin, joilla on merkittävä aerobinen aineenvaihdunta.

Nisäkkäillä on katalas sekä mitokondrioissa että peroksisomeissa, ja molemmissa osastoissa ovat entsyymejä, jotka liittyvät organelarikalvoihin. Erytrosyyteissä, päinvastoin, katalaasiaktiivisuus liittyy liukoiseen entsyymiin (muista, että punasoluissa on vähän sisäisiä organeleja).

Voi palvella sinua: puoliksi Stuart: perusta, valmistelu ja käyttötarkoitukset

Katalaasi on entsyymi, jolla on suuri määrä korvaamista tai jatkuvaa katalyyttistä (se on erittäin nopea ja tehokas), ja katalysoinnin yleinen reaktio on seuraava:

2H2O2 → 2H2O + O2

Vetyperoksidin alhaisten pitoisuuksien läsnä ollessa esimerkiksi nisäkkäiden katalaasi käyttäytyy kuin oksidaasi, käyttämällä molekyylihappia (O2) molekyylien, kuten indolin ja β-penyylietyyliamiinin, hapettamiseen, tryptofaanin aminohapon ja neurotransmitterin edeltäjät, vastaavasti.

Jotkut katalaasiaktiivisuuden kilpailevat estäjät ovat tällä hetkellä tiedossa, ja heidän joukossaan erottuvat natriumista ja 3-amynoTriatsolista atsidista. Azida on anionisessa muodossaan voimakas estäjä muiden proteiinien kanssa, joissa on HEMO -ryhmiä.

Rakenne

Ihmisillä katalaasia koodataan 34 kb: n geenillä, jolla on 12 intronia ja 13 eksonia ja koodaa 526 aminohappoproteiinille.

Suurin osa tutkituista katalasista on tetrameerisiä entsyymejä, joiden molekyylipaino on lähellä 240 kDa (60 kDa jokaiselle alayksikölle) ja jokainen monomeeri liittyy hemiiniin tai ferroprotopoliriiniproteesiryhmään.

Sen rakenne koostuu neljästä domeenista, jotka koostuvat sekundaarisista rakenteista, jotka on muodostettu Alfa Hillices- ja P-panostetuista arkeista, ja ihmisten ja karjan maksan entsyymissä tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet, että nämä proteiinit on kytketty neljään NADPH-molekyyliin.

Nämä NADPH -molekyylit eivät näytä olevan välttämättömiä katalaasin entsymaattiselle aktiivisuudelle (vetyperoksidin veden ja hapen tuottamiseksi), mutta se näyttää liittyvän tämän entsyymin alttiuden vähentymiseen sen myrkyllisen substraatin korkeisiin pitoisuuksiin verrattu.

Kunkin alayksikön domeenit ihmisten katalaasissa ovat:

Voi palvella sinua: karotenoidit

-Laajennettu ei-globulaarinen N-terminaalinen käsivarsi, joka toimii kvaternäärisen rakenteen stabiloimiseksi

-Kahdeksan β-taitoisen antiparalleelin β-tynnyri, jotka tarjoavat joitain sivuttaisjäännöksiä Hemo-ryhmään

-Ulkopuolista aluetta ympäröivä "kääre" -alue, mukaan lukien Hemo -ryhmä ja lopulta, lopulta

-Alfa -potkurirakenteen kanssa varustettu verkkotunnus

Neljä alayksikköä, joissa on nämä neljä domeenia -A.

Funktiot

Joidenkin kirjoittajien mukaan katalaasi täyttää kaksi entsymaattista funktiota:

-Vetyperoksidin hajoaminen molekyylivedessä ja hapessa (spesifisenä peroksidaasina).

-Protonien luovuttajien, kuten metanolin, etanolin, monien muodollisten fenolien ja hapon, hapettuminen käyttämällä moolia vetyperoksidia (kuten epäspesifinen peroksidaasi).

-Punasoluissa suurella katalaasialla näyttää olevan tärkeä rooli hemoglobiinin suojaamisessa hapettavien aineiden, kuten vetyperoksidin, askorbiinihapon, metyylihydratsiinin, edessä.

Näissä soluissa läsnä oleva entsyymi on vastuussa muiden kudosten puolustamisesta, joilla on vähän katalaasiaktiivisuutta verrattuna suuriin vetyperoksidin pitoisuuksiin.

-Jotkut hyönteiset, kuten pommikoneiden kovakuoriaiset, käyttävät katalaasia puolustusmekanismina, kun vetyperoksidi hajoaa ja käyttää mainitun reaktion kaasumaista happituotteita veden ja muiden kemiallisten yhdisteiden tuotannon ajamiseksi.

-Kasveissa katalaasi (esiintyy myös peroksisomeissa) on yksi valonspiraatiomekanismin komponenteista, jonka aikana Rubisco-entsyymin tuottama fosfoglykaatti käytetään 3-fosfoglysereen tuottamiseen.

Voi palvella sinua: Loos -sykli

Liittyvät patologiat ihmisillä

Katalaasisubstraatin, vetyperoksidin, tärkeimmät tuotantolähteet ovat reaktioita, joita katalysoivat oksidaasientsyymit, reaktiiviset happilajit ja jotkut kasvainsolut.

Tämä yhdiste on mukana tulehduksellisissa prosesseissa, liimamolekyylien ilmentymisessä, apoptoosissa, verihiutaleiden aggregaation säätelyssä ja solujen lisääntymisen hallinnassa.

Kun tällä entsyymillä on puutteita, sen substraatin korkeat pitoisuudet syntyvät, mikä tuottaa leesioita solukalvossa, elektronisen kuljetuksen puutteet mitokondrioissa, homosysteiinin aineenvaihdunnassa ja DNA: ssa.

Ihmisten katalaasin koodaavan geenin mutaatioihin liittyvistä sairauksista voidaan mainita:

-Mellitusdiabetes

-Valtimoverenpaine

-Alzheimer's

-Vitiligo ja muut

Viitteet

1. Agar, n., Sadrzadeh, S., Findo, p., & Eaton, J. (1986). Punasolujen katalaasi. Somaattinen hapettimen puolustus? J -. Klinikka. Sijoittaa., 77, 319-321.
2. Góth, l., Rass, P., & Maksaa. (2004). Katalaasientsyymimutaatiot ja niiden yhteys malleihin. Molekyylidiagnoosi, 8(3), 141-149.
3. Kirkman, H., & Gaetanit, G. F. (1984). Katalaasi: Tetrameerinen entsyymi, jossa on neljä tiukasti sitoutunut NADPH -molekyyli. Proc. Natl. Akutti. Sci. Käyttötarkoitukset, 81, 4343-4347.
4. Kirkman, H. N., & Gaetani, G. F. (2006). Nisäkkäiden katalaasi: kunniallinen entsyymi uusilla mysteereillä. Trendit biokemiallisissa tieteissä, 32(1), 44-50.
5. Rawn, j. D -d. (1998). Biokemia. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publishers.
6. Salomon, E., Berg, l., & Martin, D. (1999). Biologia (5. ed.-A. Philadelphia, Pennsylvania: Saunders College Publishing.
7. Vinshtein, b., Melik-Adamyan, W., Barynin, v., Vagin, a., & Grebenko, a. (1981). Entsyymikatalaasin kolmiulotteinen rakenne. Luonto, 293(1), 411-412.