Catalase

Enzym Catalase jest wysoce reaktywny i specjalizuje się w odtruwaniu komórek organizmu. Działa na bazie żelaza i jest jeszcze wydajniejszy w połączeniu z innymi pierwiastkami śladowymi. W mikrobiologii służy do wstępnego różnicowania bakterii.

Co to jest katalaza?

Katalaza usuwa toksyczny nadtlenek wodoru (H2O2) z komórek, ponieważ w przeciwnym razie zostałyby zniszczone przez agresywny związek tlenu.

Enzym rozkłada nadtlenek wodoru na wodę i tlen, dzięki czemu niebezpieczny dla komórek związek chemiczny staje się nieszkodliwy. Dlatego szybko reagujący enzym jest również nazywany oksydoreduktazą (nazwa genu: CAT). Nadtlenek wodoru jest wytwarzany w organizmie jako produkt rozpadu enzymu dysmutazy ponadtlenkowej, który redukuje puryny i utlenia kwasy tłuszczowe. Katalaza jest jednym z najskuteczniejszych enzymów: pojedyncza cząsteczka jest w stanie rozbić nawet 40 milionów innych cząsteczek na swoje składniki w ciągu sekundy. Każda cząsteczka H2O2, która dociera do centrum aktywnej katalazy przez dyfuzję, jest natychmiast rozkładana.

Katalaza znajduje się w prawie wszystkich produktach pochodzenia zwierzęcego i roślinnego. Specjalizuje się w wymiataniu wolnych rodników. Są to związki zawierające tlen z wolnym elektronem, które są bardzo agresywne. Albo przekazują elektron, albo pobierają go z innych związków. To tworzy nowe wolne rodniki.

Funkcja, efekt i zadania

W diagnostyce mikrobiologicznej enzym służy do wstępnej klasyfikacji bakterii. Za pomocą reakcji katalazy naukowcy mogą rozróżniać paciorkowce i gronkowce.

Reakcja koagulazy jest przeprowadzana w celu późniejszego dokładniejszego określenia szczepów bakteryjnych. Ponieważ katalaza jest jednym z enzymów antyoksydacyjnych, chroni komórki organizmu przed atakiem wolnych rodników. Przede wszystkim rozkłada szkodliwe nadtlenki. Aby katalaza działała optymalnie, zawsze musi mieć wystarczającą ilość dostępnego selenu, miedzi i cynku. Pierwiastki śladowe pomagają organizmowi w produkcji samej katalazy. Dzięki swoim właściwościom przeciwzapalnym biokatalizator może wydłużyć oczekiwaną długość życia o około jedną piątą, jak wykazały doświadczenia na zwierzętach.

Jako suplement diety może przywrócić siwym włosom pierwotny kolor. Ponieważ przyczyną siwienia jest H2O2, który blokuje produkcję melaniny w komórkach włosów. W homeopatycznej postaci dawkowania katalazy D30 można ją również nakładać zewnętrznie na włosy razem z bioaktywnymi substancjami nośnikowymi.

Edukacja, występowanie, właściwości i optymalne wartości

Katalaza znajduje się w peroksysomach prawie wszystkich organizmów tlenowych. Grzyby, rośliny i bakterie, które wymagają tlenu, również zawierają enzym. U ludzi jest szczególnie skoncentrowany w wątrobie, nerkach i krwinkach czerwonych. Jest również zintegrowany z metabolizmem skóry. Katalaza ma cztery trójwartościowe cząsteczki porfiryny żelaza (grupy hemowe) i składa się z 526 aminokwasów.

Wraz ze związkami chromu, miedzi i żelaza tworzy dalsze kompleksy molekularne, które również mają działanie katalityczne. Aby zrekompensować istniejący niedobór katalazy w organizmie, dana osoba powinna spożywać kukurydzę, mleko, zielony groszek, mango, soję i miód. Alternatywnie, istnieje suplement katalazy, który jest dostępny w postaci czystej katalazy lub jako mieszanina różnych przeciwutleniaczy. Przyjmowany z posiłkami szybko działający enzym wspomaga trawienie. Spożywany półtorej do dwóch godzin przed i po posiłku ma działanie przeciwzapalne.

Choroby i zaburzenia

Niedobór katalazy może prowadzić do poważnych zaburzeń zdrowotnych. Jest uważana za chorobę metaboliczną i - jeśli ma podłoże genetyczne - jest spowodowana mutacjami w genie CAT.

Choroba dziedziczna jest szczególnie powszechna w Japonii i objawia się w postaci przedwczesnych procesów starzenia, chorób zwyrodnieniowych i cukrzycy. Akatalazemia występuje u maksymalnie 9 na 100 000 pacjentów. Autosomalny recesywny dziedziczny niedobór katalazy występuje u osób w każdym wieku i objawia się niedostateczną aktywnością katalazy związanej w krwinkach czerwonych. Osoby dotknięte chorobą zwykle nie mają żadnych objawów. Z drugiej strony japońscy pacjenci zwykle mają również wrzody, cukrzycę i miażdżycę. Niedobór katalazy jest związany z chorobami, takimi jak POChP (przewlekła obturacyjna choroba płuc), stwardnienie rozsiane, twardzina skóry, demencja i choroba Parkinsona.

Tak zwana choroba białych plam (bielactwo) jest również spowodowana zbyt małą ilością katalazy we krwi. Choroba objawia się - jak sama nazwa wskazuje - wyraźnymi plamami na skórze. Według WHO 1% światowej populacji cierpi na bielactwo nabyte. Choroba, która jest bardzo stresująca psychicznie dla pacjenta, jest najprawdopodobniej dziedziczna. To jest bezbolesne. Wydajność nie jest ograniczona. Komórki skóry w białych obszarach ulegają przebarwieniu pod wpływem nadtlenku wodoru. Często nawet włosy na nim są białe. Niedobór katalazy najpierw powoduje, że komórki skóry przestają wytwarzać melaninę (barwnik skóry).

Czyni to poprzez tworzenie wolnych rodników hydroksylowych nadtlenku wodoru, które blokują enzym tyrozynazę wytwarzającą melaninę. Następnie są niszczone przez agresywny H2O2. Ma to również wpływ na pigmenty oczu. W ciężkim przebiegu choroby ponad 80% powierzchni skóry jest pokryte białymi plamami. Choroba postępuje gwałtownie, a następnie ustaje z nieznanych przyczyn. Czasami najbardziej dotknięte są tylko mechanicznie obciążone obszary skóry.

Naukowcy sugerują, że bielactwo jest spowodowane częstymi, ciężkimi oparzeniami słonecznymi, nadmiernym stresem psychicznym oraz niektórymi lekami na serce i ciśnienie krwi. U zdrowych ludzi zbyt dużo światła UV może spowodować zmniejszenie stężenia katalazy w komórkach skóry.