الطبيعة الكيميائية

الكاتالاز من الإنزيمات الحديدوبورفيرينية. يتكون الكاتالاز من مجموعتين؛ وحدة بروتين البروتين والمجموعة النشطة، وهي مجموعة تعويضية تشبه يحمور اليحمور وتسمى هيماتين الهيماتين . يرتبط البروتين بالمجموعة النشطة عن طريق المجاميع كربوكسيل الكربوكسيل الموجودة به.



عندما يختلف مصدر الكاتالاز فإن خصائصه ستختلف أيضاً، مثل الوزن الجزيئي ونشاطه الخ.. والاختلافات بين نوع الكاتالاز وغيره تكون في أساساً في تركيب البروتين وفي عدد المجاميع التعويضية (الهيماتين). وعن طريق تقدير كثافة الطيف التي تعود للبروتوهيماتين ومحتوى الإنزيم من حديد الحديد ، وجد أن الكاتالاز حيوان الحيواني يحتوي على 4 مجاميع نشطة (تعويضية) بينما الكاتالاز نبات النباتي يحتوي على مجموعة واحدة فقط.



يعتبر كاتالاز من رباعي وحدات رباعيات الوحدة ويتكون من أربع سلاسل من ببتيد متعدد الببتيد ، كل سلسلة تحتوي على أكثر من 500 حمض أميني .

آلية الفعل

السبب في تضمين الكاتالاز في خانة المواد ذات الفعل حفز الحفزي هو قدرته على تحليل بيروكسيد الهيدروجين إلى ماء وأكسجين جزيئي. ولكي يتم هذا التفاعل فإنه يحتاج إلى جزيئين من بيروكسيد الهيدروجين، حيث يعمل الأول كمستقبل للإلكترونات والثاني كمعطي لها.

تثبيط الكاتالاز

تعمل المركبات الحاجزة لحديد المجموعة الهيماتينية مثل السيانيد والأزايد والسلفايد والهيدروكسيل أمين على تثبيط جميع الإنزيمات الهيدربروتينية (المحتوية على الحديد) ومن ضمنها الكاتالاز، ويتميز الكاتالاز بإنه يثبط من قبل مواد أخرى غير متخصصة مثل النيتريت وأيونات الكلور والخلات والفوسفات والكبريتات، والسبب في ذلك هو مشاركة أو منافسة هذه الأيونات على الأماكن في حديد الإنزيم. كما تؤثر الأحماض على نشاط الكاتالاز وتوقفه تماماً حتى عند التركيزات المنخفضة، والسبب هو إن الحمض يحجز الهيدروكسيل (الخاص ببيروكسيد الهيدروجين) عن المركز النشط للإنزيم. ومثال على ذلك حمض فورميك حمض الفورميك في تركيز منخفض (0,02 مولر).

الوظيفة البيروكسيدية لإنزيم الكاتالاز

تحت التركيزات المنخفضة جداً من بيروكسيد الهيدروجين (هيدروكسيد الهيدروجين) (لا تزيد عن 10−9 مولر)، يعمل الكاتالاز على أكسدة إيثانول الإيثانول والميثانول والفورمالدهيد والنيترات. وبذلك فإنه يشبه فعل إنزيمات أخرى مثل الكحول ديهيدروجينيز وزانثين أكسيداز وأكسيدات الأحماض الأمينية. ولكن سرعة الأكسدة تكون في هذه الحالة بطيئة مقارنة بالإنزيمات المتخصصة، وإذا زادت نسبة هيدروكسيد الهيدروجين فإنه سوف يعمل على أكسدته ويتوقف عن أكسدة الكحول.

تأثيره على أوراق النبات

توجد علاقة طردية بين بناء صبغات يخضور اليخضور ونشاط الكاتالاز، وذلك يعني إنه عندما ينشط الإنزيم فإن معدلات إنتاج صبغات يخضور اليخضور ترتفع. وعندما ينخفض نشاط الإنزيم تنخفض معدلات إنتاج يخضور اليخضور . ووجد أن الأوراق الخضراء الشاحبة يكون نشاط الكاتالاز بها مرتفعا.

الدور الحيوي وتوضع إنزيم الكاتالاز

يوجد لدى هيدروكسيد الهيدروجين تأثير سام عندما يزيد تركيزه في الخلية، ولذلك فكاتالاز هام جداً حيث يقوم بتحليل هيدروكسيد الهيدروجين الزائد في الخلية. وبالإضافة إلى ذلك فإنه يقوم بإمداد الأنسجة بالأكسجين الجزيئي حيث يصعب وصول ذلك الأكسجين إلى هذه الأنسجة.


وأنزيم الكاتالاز (الكاتليز) موجود كثيراً في بعض النباتات الأرضية مثل ثمار البطاطا ... ويتم أستخلاص هذا الأنزيم بنقع مهروس البطاطا في الماء النقي (المقطر)


وحفظ المحلول أو الأنزيم في درجة حرارة برودة

نظائر الكاتالاز

يوجد في النبات ما قد يصل إلى 5 نظائر في بعض الأنسجة، وثلاث نظائر في الإندوسبرم.أما في الإنسان فيوجد هيئتين فقط وهما المرتبط بالجسيمات البروكسيمية والآخر ذائب. وتستعمل النسبة بين هذين في التعرف على بعض الأمراض في الإنسان.



protein


Name كاتالاز


caption


image Catalase-1DGF.png


240


HGNCid 1516


Symbol CAT


AltSymbols


EntrezGene 847


OMIM 115500


RefSeq NM_001752


UniProt P04040


PDB


ECnumber 1.11.1.6


Chromosome 11


Arm p


Band 13


LocusSuppl entaryData







كاتالاز إنج Catalase هو إنزيم منتشر في الكائنات الحية. تتضمن وظائفه حفز تحفيز تحلل بيروكسيد الهيدروجين إلى ماء و أكسجين . يتميز كاتالاز عن باقي الإنزيمات بحصوله على أعلى معدلات انقلاب؛ حيث يستطيع جزيء واحد فقط تحويل 83,000 جزيء من بيروكسيد الهيدروجين إلى ماء وأكسجين في الثانية. ينتشر كاتالاز في الأنسجة النباتية ومعظم الكائنات الهوائية وبعض الكائنات اختيارية اللا هوائية.