카탈라아제 분말 CAS 9001-05-2

카탈라아제 분말(CAT), 분자식 C9H10O3, CAS 9001-05-2, 과산화수소를 산소와 물로 분해하는 것을 촉매하는 효소로, 세포의 퍼옥시다제 시스템 내에 존재합니다. 카탈라아제는 퍼옥시좀의 표지 효소로 전체 퍼옥시좀 효소의 약 40%를 차지합니다. 카탈라아제는 알려진 모든 동물의 다양한 조직에 존재하며, 특히 간에 높은 농도로 존재합니다. 카탈라아제는 식품 산업에서 치즈를 만드는 데 사용되는 우유에서 과산화수소를 제거하는 데 사용됩니다. 카탈라아제는 식품이 산화되는 것을 방지하기 위해 식품 포장에도 사용됩니다. 거의 모든 살아있는 유기체에는 카탈라아제가 있습니다. 이는 호흡기 유기체, 주로 엽록체, 미토콘드리아, 식물의 소포체, 동물의 간 및 적혈구에 널리 존재하며 효소 활성은 신체에 항산화 방어 메커니즘을 제공합니다. CAT는 소스에 따라 구조가 다른 헴 효소입니다. 활동 수준은 조직마다 다릅니다. 과산화수소는 간에 있는 CAT 수치가 높기 때문에 뇌나 심장과 같은 기관보다 간에서 더 빨리 분해됩니다.

 

과산화수소라고도 알려진 과산화수소(H2O2)는 물(H2O)보다 산소 원자(0)가 하나 더 많습니다. 이 산소 원자는 매우 불안정하며 항상 다른 분자에서 다른 산소 원자를 가져와 O2를 형성하려고 합니다. 박테리아는 H2O2에 의해 파괴되어 죽기 때문에 우리는 일반적으로 살균 및 소독을 위해 과산화수소를 사용합니다. 소독 중 거품이 발생하는 것은 산소 생성의 결과입니다. 그러나 과산화수소는 대부분의 세포막을 관통할 수 있으므로 과산화물 음이온 라디칼(세포막을 관통할 수 없음)보다 세포 독성이 더 강합니다. 세포막을 관통한 후 세포 내부의 철과 반응하여 수산기 라디칼을 생성할 수 있습니다.카탈라아제 분말(CAT)는 철 포르피린을 2차 그룹으로 결합하는 효소인 퍼옥시다제라고도 알려진 항산화 효소 시스템의 중요한 구성원입니다.

 

SOD 효소는 활성산소를 변형시켜 과산화수소(H2O2)와 산소(O2)를 생성합니다. 과산화수소는 체내에서 독성 산화제로 남아 있으며, 카탈라아제의 기능은 과산화수소가 분자 산소와 물로 분해되는 것을 촉진하여 H2O2의 독성으로부터 세포를 보호하는 것입니다. 과산화수소에 작용하는 CAT의 메커니즘은 본질적으로 과산화수소의 불균일화(dismutation)이며, 반응이 일어나기 위해서는 두 개의 H2O2 분자가 활성 중심에서 CAT와 만나 충돌해야 합니다. H2O2 농도가 높을수록 분해 속도가 빨라집니다. 거의 모든 생리 유기체에는 카탈라아제가 있습니다.

 

이는 호흡기 유기체, 주로 엽록체, 미토콘드리아, 식물의 소포체, 동물의 간 및 적혈구에 널리 존재합니다. 효소 활동은 신체에 항산화 방어 메커니즘을 제공합니다. 카탈라아제의 생물학적 기능은 세포 내에서 과산화수소의 분해를 촉진하여 독성이 강한 수산기 라디칼을 더 이상 생성하지 않도록 하여 항산화 효소 시스템의 기능을 보호하는 것입니다. 또한 인체의 성장, 발달, 대사 활동에도 큰 의미가 있습니다.

테스트:

진행중인 동안카탈라아제 분말감지하면 거품을 관찰할 수 있습니다.
카탈라아제 검출은 미생물학자들이 박테리아 종을 식별하기 위해 사용하는 세 가지 주요 방법 중 하나이며, 과산화수소를 사용하여 카탈라아제의 존재를 검출하는 것입니다. 박테리아에 카탈라제가 포함되어 있는 경우 소량의 박테리아 추출물을 과산화수소 용액에 첨가하면 산소 기포의 형성을 관찰할 수 있습니다.

 

거품이 생성되면 박테리아는 "카탈라아제 양성"으로 간주됩니다. 포도상 구균 및 Micrococcus와 같은. 그렇지 않은 경우 박테리아는 "카탈라아제 음성"으로 간주됩니다. 연쇄상 구균 및 장구균과 같은. 카탈라아제 검출은 특정 유기체를 식별할 수는 없지만 다른 검출 방법과 결합하면 진단에 효과적으로 도움이 될 수 있습니다.
또한, 박테리아 내 카탈라아제의 존재 여부는 세포 성장 조건과 사용된 배양 배지에 따라 달라집니다.

 

분포:

카탈라아제는 알려진 모든 동물의 다양한 조직에 존재하며, 특히 간에 높은 농도로 존재합니다. 폭탄 딱정벌레에서 카탈라아제는 독특한 용도로 사용됩니다. 이 딱정벌레의 분비선에는 두 가지 화학 물질 세트가 별도로 저장되어 있습니다. 큰 샘은 하이드로퀴논과 과산화수소를 저장하고, 작은 샘은 카탈라아제와 고추냉이 과산화효소를 저장합니다. 딱정벌레가 두 분비선의 화학 물질을 혼합하면 산소를 방출하여 하이드로퀴논을 산화시키고 촉진제 역할을 할 수 있습니다.

 

카탈라아제는 식물에서도 흔히 발견되지만 곰팡이에서는 발견되지 않습니다. 그러나 일부 곰팡이는 낮은 pH와 따뜻한 환경에서 효소를 생산하는 것으로 밝혀졌습니다.
대부분의 호기성 미생물에는 카탈라아제가 포함되어 있습니다. 카탈라아제가 없는 호기성 박테리아인 연쇄구균은 예외입니다. Methanosarcina barkeri와 같은 일부 혐기성 미생물도 카탈라아제를 함유하고 있습니다.

기능 개요

 

과산화수소는 대사 과정에서 생성되는 폐기물로 신체에 손상을 줄 수 있습니다. 이러한 손상을 방지하려면 과산화수소를 다른 무해하거나 독성이 덜한 물질로 빠르게 전환해야 합니다. 그리고 카탈라아제는 세포에서 과산화수소 분해를 촉매하는 도구로 자주 사용됩니다.
그러나 카탈라아제의 진정한 생물학적 중요성은 그렇게 간단하지 않습니다. 연구자들은 카탈라아제가 결핍된 유전자 조작 쥐가 여전히 정상적인 표현형을 나타내는 것을 발견했습니다. 이는 카탈라아제가 특정 특정 조건 하의 동물에게만 필수적이라는 것을 나타냅니다.

 

어떤 사람들은 수치가 매우 낮습니다.카탈라아제 분말그러나 그들은 또한 명백한 병리학적 반응을 나타내지 않습니다. 이는 정상적인 포유류 세포의 주요 과산화수소 제거제가 카탈라아제가 아닌 퍼옥시레독신이기 때문일 가능성이 높습니다.
카탈라아제는 일반적으로 퍼록시솜(peroxisome)이라는 세포 소기관에 위치합니다. 식물 세포의 퍼옥시좀은 광호흡(산소를 이용하여 이산화탄소 생성)과 공생 질소 고정(질소(N2)를 활성 질소 원자로 해리)에 참여합니다.
그러나 세포가 병원체에 감염되면 과산화수소가 효과적인 항균제로 사용될 수 있습니다. 결핵균, 레지오넬라 뉴모필라, 캄필로박터 제주니와 같은 일부 병원체는 카탈라아제를 생성하여 과산화수소를 분해하여 숙주의 체내에서 생존할 수 있습니다.

표백제 효과:

 

효소는 표백을 촉진할 수 있으며, 프로테아제인 Bactosol ST를 함유한 과산화수소 표백 용액에 양모를 표백하면 양모의 백색도와 친수성을 크게 향상시킬 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 이는 효소가 양모 섬유의 빠른 초기 침식을 촉진하여 양모 표백 작업을 더 쉽게 만들기 때문입니다. 이 원리에서 시작하여 표백 전에 양모를 프로테아제로 전처리하여 섬유 표면을 노출시키는 것이 분명히 더 효과적이며 섬유 손상도 제어하기가 더 쉽습니다.

 

감동적인 효소

카탈라아제(CAT)는 퍼옥시다아제라고도 알려진 효소 제거제로서 철 포르피린을 2차 그룹으로 갖는 결합 효소입니다. H2O2가 분자 산소와 물로 분해되는 것을 촉진하고 체내의 과산화수소를 제거하여 H2O2의 독성으로부터 세포를 보호할 수 있습니다. 이는 생물학적 방어 시스템의 핵심 효소 중 하나입니다. CAT가 과산화수소에 작용하는 메커니즘은 본질적으로 H2O2의 불균일화(dismutation)이며, 반응이 일어나기 위해서는 두 개의 H2O2 분자가 활성 중심에서 CAT와 만나 충돌해야 합니다. H2O2 농도가 높을수록 분해 속도가 빨라집니다.

섬유나 염료에 영향을 주지 않고 과산화수소를 물과 산소로 분해할 수 있는 안정적인 과산화수소 분해효소입니다. 따라서 표백 후 염색 전, 염색 시 섬유의 추가 산화 및 염료의 산화를 방지하기 위해 표백된 원단과 염색조에 잔류하는 과산화수소를 H2O2 분해효소에 의해 제거합니다. 동시에 처리 시간을 단축하고 세탁에 필요한 물 소비량을 줄이며 폐수량을 줄일 수 있습니다. 특히 원사, 튜브사, 편직물에 적합합니다. 유사하게, 카탈라아제의 활성은 pH와 온도에 따라 변하며, pH 7과 30-40도 부근에서 가장 높은 활성이 발생합니다. 과산화수소 농도를 높이면 분해 반응 속도가 빨라지지만, 농도가 일정량을 초과하면 효소의 효과가 약해지고, 과도한 잔류 H2O2는 섬유와 염료에 해롭다는 점에 유의해야 합니다. 따라서 H2O2분해효소가 존재한다고 해서 H2O2의 양을 임의로 늘릴 수는 없습니다. 사용 시 일반적으로 사용되는 계면활성제 및 H2O2 안정제와 H2O2 분해효소의 호환성에 주의하는 것이 중요합니다. 실제 생산 적용시 pH는 6~8, 온도는 20~55도, 효소 투여량은 5~10KCLU/리터, 시간은 10~20분이다. 이 기술은 국내에서도 점차 인정받고 받아들여지고 있으며, 반응성 염료의 명도 향상에 매우 유리합니다.

카탈라아제의 전체 촉매 메커니즘은 아직 완전히 이해되지 않았지만 촉매 과정은 두 단계로 나누어지는 것으로 여겨집니다.
H2O2 + Fe(III)-E → H2O + O=Fe(IV)-E(.+)
H2O2 + O=Fe(IV)-E(.+) → H2O + Fe(III)-E + O2
그 중 "Fe()- E"는 효소와 결합된 헴기(E)의 중심 철원자(Fe)를 나타낸다. Fe (IV) - E (.+)는 Fe (V) - E의 공명 형태로, 여기서 철 원자는 +V 원자가로 완전히 산화되지 않고 오히려 헴에서 일부 "지지 전자"를 받습니다. 따라서 반응식의 헴은 자유라디칼 양이온(.+)으로도 표현됩니다.

과산화수소는 활성 부위에 들어가 효소의 147번 위치에 있는 아스파라긴 잔기(Asn147) 및 74번 위치의 히스티딘 잔기(His74)와 상호작용하여 양성자가 산소 원자 사이를 이동하게 합니다. 유리 산소 원자는 배위 결합하여 물 분자와 Fe(IV)=O를 형성합니다. Fe(IV)=O는 두 번째 과산화수소 분자와 반응하여 Fe(III) -E를 재형성하여 물 분자와 산소를 생성합니다. 활성 중심에 있는 철 원자의 반응성은 위치 357에 티로신 잔기의 페놀성 측쇄(Tyr357)가 존재함으로써 향상될 수 있으며, 이는 Fe(III)에서 Fe로의 산화(중간 반응)를 돕습니다. 이 반응의 속도는 일반적으로 Mie 방정식에 의해 결정될 수 있습니다.

카탈라아제 분말포름알데히드, 포름산, 페놀, 에탄올과 같은 다른 세포 독성 물질도 산화시킬 수 있습니다. 이러한 산화 공정에서는 다음 반응을 완료하기 위해 과산화수소를 사용해야 합니다.
H2O2 + H2R → 2H2O + R
마찬가지로 구체적인 반응 메커니즘도 아직 명확하지 않습니다.
모든 중금속 이온(예: 황산구리의 구리 이온)은 카탈라제의 비경쟁적 억제제 역할을 할 수 있습니다. 또한 독성이 강한 시안화물은 카탈라아제의 경쟁적 억제제로서 효소의 헴에 단단히 결합하여 촉매 반응을 방해할 수 있습니다.
과산화물 상태의 과산화효소 중간체의 3{0}차원 구조가 해결되었으며 단백질 데이터베이스에서 검색할 수 있습니다.

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