केटालेज़ (: H2O2 oxidoreductase H2O2) व्यापक रूप से प्रकृति में वितरित एक oxidoreductase एंजाइम है। यह विभिन्न ऊतकों और सेल प्रकारों में, आणविक ऑक्सीजन और पानी में हाइड्रोजन पेरोक्साइड की "ब्रेकडाउन" प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है।
इस प्रकार के एंजाइम का पहला अवलोकन 1810 के दशक की शुरुआत में हुआ था, लेकिन यह 1901 में था कि लोव ने माना कि उत्प्रेरित वस्तुतः सभी मौजूदा जीवित जीवों और कई अलग-अलग प्रकार के सेल में मौजूद है।
एंजाइम कैटलाज़ की आणविक संरचना (स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से वोसमैन)
सेलुलर अखंडता के रखरखाव और हाइड्रोजन पेरोक्साइड चयापचय के मुख्य नियामक के लिए महत्वपूर्ण यह एंजाइम, एक मूलभूत कारक था जो यह पुष्टि करने में सक्षम था कि प्रकृति में ऐसे एंजाइम होते हैं जो विशिष्ट सब्सट्रेट पर कार्य करते हैं।
स्तनधारियों और अन्य जीवों में उत्प्रेरित एंजाइम होते हैं जो पेरोक्साइड्स के रूप में भी व्यवहार कर सकते हैं, हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग करके अलग-अलग सब्सट्रेट के रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करते हैं।
अधिकांश यूकेरियोट्स में, उत्प्रेरित एंजाइम मुख्य रूप से उप-कोशिकीय ऑर्गेनेल में पाए जाते हैं जिन्हें "पेरोक्सिसोम्स" के रूप में जाना जाता है, और मनुष्यों में इस एंजाइम की कमी से संबंधित कई रोग स्थितियां हैं।
विशेषताएँ
उत्प्रेरकों जैसे एंजाइमों की गतिविधि माना जाने वाले ऊतक के प्रकार के आधार पर काफी भिन्न हो सकती है। स्तनधारियों में, उदाहरण के लिए, किडनी और लीवर दोनों में उत्प्रेरक गतिविधि महत्वपूर्ण है, और संयोजी ऊतकों में बहुत कम है।
इस प्रकार, स्तनधारियों में उत्प्रेरक मुख्य रूप से सभी ऊतकों के साथ जुड़ा हुआ है जो महत्वपूर्ण एरोबिक चयापचय का प्रदर्शन करते हैं।
स्तनधारियों में माइटोकॉन्ड्रिया और पेरॉक्सिसोम दोनों में उत्प्रेरक होते हैं, और दोनों डिब्बों में वे ऑर्गेनेल झिल्ली से जुड़े एंजाइम होते हैं। एरिथ्रोसाइट्स में, इसके विपरीत, उत्प्रेरक गतिविधि एक घुलनशील एंजाइम से जुड़ी होती है (याद रखें कि एरिथ्रोसाइट्स में कुछ आंतरिक अंग होते हैं)।
कैटलसे एक उच्च टर्नओवर संख्या या उत्प्रेरक स्थिरांक (यह बहुत तेज़ और कुशल है) और सामान्य प्रतिक्रिया के साथ एक एंजाइम है जो इसे उत्प्रेरित करता है:
2H2O2 → 2H2O + O2
उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन पेरोक्साइड, स्तनधारी उत्प्रेरकों की कम सांद्रता की उपस्थिति में, आणविक ऑक्सीजन (O2) के बजाय अणु और β-phenylethylamine जैसे अणुओं का उपयोग करके ऑक्सीडेज की तरह व्यवहार किया जाता है, एमिनो एसिड ट्रिप्टोफैन और के पूर्वज एक न्यूरोट्रांसमीटर, क्रमशः।
उत्प्रेरक गतिविधि के कुछ प्रतिस्पर्धी अवरोधकों को वर्तमान में जाना जाता है, विशेष रूप से सोडियम एज़ाइड और 3-अमीनोट्रीज़ोल। एज़ाइड, अपने अनियोनिक रूप में, हीम समूहों के साथ अन्य प्रोटीनों का एक शक्तिशाली अवरोधक है और इसका उपयोग विभिन्न परिस्थितियों में सूक्ष्मजीवों के विकास को खत्म करने या रोकने के लिए किया जाता है।
संरचना
मनुष्यों में, उत्प्रेरक 34 केबी जीन द्वारा एन्कोडेड होता है जिसमें 12 इंट्रॉन और 13 एक्सॉन होते हैं और 526 एमिनो एसिड प्रोटीन को एन्कोड करते हैं।
अध्ययन किए गए अधिकांश उत्प्रेरकों में टेट्रामेरिक एंजाइम होते हैं, जिनका आणविक भार 240 kDa (प्रत्येक सबयूनिट के लिए 60 kDa) होता है और प्रत्येक मोनोमर एक प्रोस्थेटिक हेमिन या फेरोप्रोप्रोफायरिन समूह से जुड़ा होता है।
इसकी संरचना अल्फा हेलिकॉप्टरों और बीटा-फोल्ड शीट्स द्वारा गठित माध्यमिक संरचनाओं से बने चार डोमेन से बनी है, और मनुष्यों और गोजातीय के जिगर एंजाइम में किए गए अध्ययनों से पता चला है कि ये प्रोटीन चार एनएडीपीएच अणुओं से बंधे हैं।
ये एनएडीपीएच अणु उत्प्रेरक की एंजाइमेटिक गतिविधि (हाइड्रोजन पेरोक्साइड से पानी और ऑक्सीजन के उत्पादन के लिए) के लिए आवश्यक नहीं प्रतीत होते हैं, लेकिन वे इस एंजाइम की संवेदनशीलता को कम करने से संबंधित हैं, जो इसकी उच्च मात्रा को ध्यान में रखते हैं। विषाक्त सब्सट्रेट।
मानव उत्पीड़न में प्रत्येक सबयूनिट के डोमेन हैं:
-एक गैर-गोलाकार विस्तारित एन-टर्मिनल हाथ, जो चतुर्धातुक संरचना के स्थिरीकरण के लिए कार्य करता है
आठ एंटीपैरल fold-मुड़ा हुआ शीट्स का -A-बैरल, जो हीम समूह के लिए पार्श्व बंधन अवशेषों में से कुछ का योगदान देता है
-एक "लिफाफा" डोमेन जो बाहरी डोमेन को घेरता है, जिसमें हेम समूह भी शामिल है और अंत में
अल्फा हेलिक्स संरचना वाला डोमेन
इन चार डोमेन के साथ चार सबयूनिट्स, एक लंबे चैनल के गठन के लिए जिम्मेदार हैं, जिसका आकार एंजाइम द्वारा हाइड्रोजन पेरोक्साइड की मान्यता के तंत्र के लिए महत्वपूर्ण है (जो हिस्टिडीन, एस्पेरेगिन, ग्लोसामाइन और एस्पार्टिक एसिड जैसे अमीनो एसिड का उपयोग करता है) यह)।
विशेषताएं
कुछ लेखकों के अनुसार, उत्प्रेरक दो एंजाइमेटिक कार्यों को पूरा करता है:
पानी और आणविक ऑक्सीजन में हाइड्रोजन पेरोक्साइड के अपघटन (एक विशिष्ट पेरोक्सीडेज के रूप में)।
हाइड्रोजन पेरोक्साइड के एक तिल का उपयोग करके मेथनॉल, इथेनॉल, कई फिनोल और फार्मिक एसिड जैसे प्रोटोन दाताओं का ऑक्सीकरण।
-एरिथ्रोसाइट्स में, बड़ी मात्रा में उत्प्रेरित ऑक्सीकरण एजेंटों के खिलाफ हीमोग्लोबिन के संरक्षण में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जैसे कि हाइड्रोजन पेरोक्साइड, एस्कॉर्बिक एसिड, मेथिलहाइड्राजाइन और अन्य।
इन कोशिकाओं में मौजूद एंजाइम हाइड्रोजन पेरोक्साइड की उच्च सांद्रता के खिलाफ थोड़ा उत्प्रेरक गतिविधि के साथ अन्य ऊतकों की रक्षा के लिए जिम्मेदार है।
-कुछ कीड़े जैसे कि बॉम्बार्डियर बीटल एक रक्षा तंत्र के रूप में उत्प्रेरक का उपयोग करते हैं, क्योंकि वे हाइड्रोजन पेरोक्साइड का विघटन करते हैं और इस प्रतिक्रिया के गैसीय ऑक्सीजन उत्पाद का उपयोग वाष्प के रूप में पानी और अन्य रासायनिक यौगिकों को छोड़ने के लिए करते हैं।
-पौधों में, केट्रेस (पेरॉक्सिसोम में भी मौजूद होता है) फोटोसपिरेशन तंत्र के घटकों में से एक है, जिसके दौरान एंजाइम रुबिसको द्वारा उत्पादित फॉस्फोग्लाइकोलेट का उपयोग 3-फॉस्फोग्लाइसेरेट के उत्पादन के लिए किया जाता है।
मानव में संबंधित विकृति
उत्प्रेरक, हाइड्रोजन पेरोक्साइड के लिए सब्सट्रेट के उत्पादन के मुख्य स्रोत, ऑक्सीडेज एंजाइम, प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों और कुछ ट्यूमर कोशिकाओं द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रियाएं हैं।
यह यौगिक भड़काऊ प्रक्रियाओं में शामिल है, चिपकने वाले अणुओं की अभिव्यक्ति में, एपोप्टोसिस में, प्लेटलेट एकत्रीकरण के नियमन में और सेल प्रसार के नियंत्रण में।
जब इस एंजाइम की कमी होती है, तो इसके सब्सट्रेट की उच्च सांद्रता उत्पन्न होती है, जो कोशिका झिल्ली में घाव, माइटोकॉन्ड्रिया में इलेक्ट्रॉन परिवहन में दोष, होमोसिस्टीन चयापचय और डीएनए में होती है।
मानव उत्प्रेरण के लिए कोडिंग जीन में उत्परिवर्तन से जुड़े रोग हैं:
-मैलिटस डायबिटीज
-धमनी का उच्च रक्तचाप
-Alzheimer
-विटिलिगो और अन्य
संदर्भ
- अगर, एन।, सदरज़ादेह, एस।, हॉलवे, पी।, और ईटन, जे। (1986)। एरिथ्रोसाइट कैटलाज़। एक दैहिक ऑक्सीडेंट रक्षा? जे क्लिन। निवेश।, 77, 319–321।
- गॉथ, एल।, रास, पी।, और पै, ए। (2004)। कैटलज़ एंजाइम म्यूटेशन और उनके एसोसिएशन विद डिजीज। आणविक निदान, 8 (3), 141-149।
- किर्कमैन, एच।, और गेटानेट, जीएफ (1984)। कैटलसे: एनएडीपीएच के चार कसकर बाध्य अणुओं के साथ एक टेट्रामेरिक एंजाइम। प्रोक। Natl। Acad। विज्ञान। यूएसए, 81, 4343-4347।
- किर्कमैन, एचएन, और गेटानी, जीएफ (2006)। स्तनधारी उत्प्रेरक: एक रहस्यमय एंजाइम नए रहस्यों के साथ। जैव रासायनिक विज्ञान में रुझान, 32 (1), 44-50।
- रॉर्न, जेडी (1998)। जैव रसायन। बर्लिंगटन, मैसाचुसेट्स: नील पैटरसन पब्लिशर्स।
- सोलोमन, ई।, बर्ग, एल।, और मार्टिन, डी। (1999)। जीव विज्ञान (5 वां संस्करण)। फिलाडेल्फिया, पेंसिल्वेनिया: सॉन्डर्स कॉलेज प्रकाशन।
- वेन्टेतिन, बी।, मेलिक-आदमियन, डब्ल्यू।, बैरिनिन, वी।, वैगिन, ए।, और ग्रीबेंको, ए। (1981)। एंजाइम उत्प्रेरित की त्रि-आयामी संरचना। प्रकृति, 293 (1), 411-412।