Katalaza deyarli barcha tirik organizmlarda uchraydigan fermentdir. Uning asosiy vazifasi vodorod periksni organizm uchun zararsiz moddalarga parchalanish reaktsiyasini katalizlashdir. Katalaza hujayralar hayoti uchun katta ahamiyatga ega, chunki u ularni reaktiv kislorod turlari tomonidan nobud bo'lishdan himoya qiladi.
Umumiy ma'lumot
Katalaza fermenti oksidoreduktazalarga tegishli boʻlib, elektronlarni qaytaruvchi (donor) molekuladan oksidlovchi (akseptor) molekulaga oʻtkazishni katalizlovchi fermentlarning keng klassi.
Katalazaning inson tanasida ishlashi uchun optimal pH taxminan 7 ni tashkil qiladi, ammo vodorod qiymatida reaktsiya tezligi 6,8 dan 7,5 gacha sezilarli darajada o'zgarmaydi. Boshqa katalazalar uchun optimal pH 4 dan 11 gacha., organizmning turiga qarab. Optimal harorat ham farq qiladi, odam uchun bu taxminan 37o C.
Katalaza eng tezkor fermentlardan biridir. Uning atigi bir molekulasi bir necha daqiqada millionlab vodorod peroksid molekulalarini suv va kislorodga aylantirishga qodir.menga bir soniya bering. Enzimologik nuqtai nazardan, bu katalaza fermenti ko'p miqdordagi aylanishlar bilan tavsiflanganligini anglatadi.
Ferment tuzilishi
Katalaza to'rtta polipeptid zanjirining tetrameridir, ularning har biri uzunligi 500 dan ortiq aminokislotadan iborat. Fermentda porfirit gemning to'rtta guruhi mavjud, buning natijasida u reaktiv kislorod turlari bilan reaksiyaga kirishadi. Oksidlangan gem katalazaning protez guruhidir.
Kashfiyot tarixi
Katalazani 1818-yilgacha, tirik hujayralardagi vodorod periksni kashf etgan kimyogar Lui Jak Tenard uning nobud boʻlishi avvaldan nomaʼlum biologik moddaning taʼsirida boʻlgan, deb taxmin qilganiga qadar olimlarga maʼlum emas edi.
1900-yilda nemis kimyogari Oskar Lyov sirli peroksidni parchalovchi moddaga ishora qilish uchun birinchi marta "katalaz" atamasini kiritdi. U katalaza fermenti qayerda joylashganligi haqidagi savolga ham javob berishga muvaffaq bo‘ldi. Ko'plab tajribalar natijasida Oskar Lev bu ferment deyarli barcha hayvon va o'simlik organizmlariga xos ekanligini aniqladi. Tirik hujayrada, boshqa ko'plab fermentlar singari, katalaza peroksisomalarda mavjud.
1937 yilda katalaza birinchi marta mol go'shti jigaridan kristallangan. 1938 yilda fermentning molekulyar og'irligi aniqlandi - 250 kDa. 1981-yilda olimlar sigir katalazasining uch o‘lchamli tuzilishini suratga olishdi.
Vodorod peroksidning katalizi
Vodorod peroksid ekanligiga qaramayko'plab normal metabolik jarayonlarning mahsulidir, u organizm uchun zararsiz emas.
Hujayralar va to'qimalarning nobud bo'lishiga yo'l qo'ymaslik uchun vodorod periksni tezda boshqa, organizm uchun kamroq xavfli moddaga aylantirish kerak. Katalaza fermenti aynan shu vazifani bajaradi - u peroksid molekulasini ikkita suv molekulasiga va kislorod molekulasiga parchalaydi.
Tirik to'qimalarda vodorod peroksidning parchalanish reaktsiyasi:
2 H2O2 → 2 H2O + O 2
Katalaz fermenti ta'sirida vodorod peroksidning parchalanishining molekulyar mexanizmi haligacha aniq o'rganilmagan. Reaksiya ikki bosqichda sodir bo'ladi, deb taxmin qilinadi - birinchi bosqichda katalaza protez guruhidagi temir peroksidning kislorod atomiga bog'lanadi va bir molekula suv ajralib chiqadi. Ikkinchi bosqichda oksidlangan gem boshqa vodorod peroksid molekulasi bilan reaksiyaga kirishadi, natijada boshqa suv molekulasi va bitta kislorod molekulasi hosil bo'ladi.
Katalaza fermentining vodorod peroksidga ta'siri tufayli to'qimalar namunalarida ushbu faol moddaning mavjudligini aniqlash oson. Buning uchun sinov namunasiga oz miqdorda vodorod periks qo'shish va reaktsiyani kuzatish kifoya. Fermentning mavjudligi kislorod pufakchalarining shakllanishi bilan ko'rsatiladi. Bu reaktsiya yaxshi, chunki u hech qanday maxsus jihoz yoki asboblarni talab qilmaydi - uni yalang'och ko'z bilan kuzatish mumkin.
Ta'kidlash joizki, ionhar qanday og'ir metal raqobatbardosh bo'lmagan katalaza inhibitori sifatida harakat qilishi mumkin. Bundan tashqari, to'qimalarda vodorod periks ko'p bo'lsa, taniqli siyanid o'zini katalazaning raqobatbardosh inhibitori sifatida tutadi. Arsenatlar faollashtiruvchi rol o'ynaydi.
Ilova
Katalaza fermentining vodorod peroksidga parchalovchi ta'siri oziq-ovqat sanoatida qo'llanilishini topdi - bu ferment yordamida sut chiqariladi H2 O 2 pishloq tayyorlashdan oldin. Yana bir dastur - bu mahsulotlarni oksidlanishdan himoya qiluvchi maxsus oziq-ovqat mahsulotidir. Katalaz to'qimachilik sanoatida vodorod peroksidni matolardan tozalash uchun ham qo'llaniladi.
Kontakt linzalari gigienasida oz miqdorda ishlatiladi. Ayrim dezinfektsiyalash vositalarida vodorod peroksid mavjud va katalaza linzalarni qayta ishlatishdan oldin bu birikmani parchalash uchun ishlatiladi.
Faoliyat
Katalaza fermentining faolligi tananing yoshiga bog'liq. Yosh to'qimalarda fermentning faolligi eskilarga qaraganda ancha yuqori. Yoshi bilan odamlarda ham, hayvonlarda ham organlar va to'qimalarning qarishi natijasida katalaza faolligi asta-sekin kamayadi.
Yaqinda oʻtkazilgan tadqiqotga koʻra, katalaza faolligining pasayishi sochlarning oqarib ketishining mumkin boʻlgan sabablaridan biridir. Vodorod periks inson tanasida doimiy ravishda hosil bo'ladi, lekin zarar etkazmaydi - katalaz uni tezda parchalaydi. Ammo bu fermentning darajasi pasaygan bo'lsa, barcha vodorod periks ferment tomonidan katalizlanmasligi aniq. Shunday qilib, sochni ichkaridan oqartiradi, eriyditabiiy bo'yoqlar. Bu kutilmagan kashfiyot tadqiqotchilar tomonidan sinovdan o‘tkazilmoqda va sochlarning oqarib ketishini to‘xtatuvchi dorilarni yaratishda muhim rol o‘ynashi mumkin.
