Peroksidaasi on yksi useista entsyymeistä, jotka toimivat katalysaattoreina monenlaisten biologisten prosessien tapahtuessa. Erityisesti ne edistävät eri yhdisteiden hapettumista käyttämällä luonnossa esiintyviä peroksideja, erityisesti vetyperoksidia (H2), jotka pelkistyvät muodostaen vettä. Peroksidit syntyvät organismien erilaisten biokemiallisten reaktioiden sivutuotteina, mutta ne voivat aiheuttaa vahinkoa, koska ne ovat hapettavia aineita. Peroksidaasit hajottavat nämä yhdisteet vaarattomiksi aineiksi lisäämällä vetyä, joka on saatu toisesta molekyylistä-joka tunnetaan luovuttajamolekyylinä-pelkistys-hapetus (redox) -reaktiossa, jossa peroksidi pelkistetään veden muodostamiseksi ja toinen molekyyli hapetetaan. Näitä entsyymejä on suuri määrä, ja niitä esiintyy kasveissa ja eläimissä, mukaan lukien ihmiset.
Rakenne ja ominaisuudet
Kuten kaikki entsyymit, peroksidaasit ovat erittäin suuria, monimutkaisia molekyylejä, joiden muodot ovat monimutkaisia ja joissa on useita taitoksia. Niitä on monenlaisia, joista osa voi käyttää monenlaisia luovuttajamolekyylejä ja vähentää monenlaisia peroksideja, ja jotkut ovat paljon spesifisempiä. Entsyymeillä on “aktiivinen kohta”, joka on osa molekyyliä, jossa reaktio tapahtuu. Tämä voi olla helposti saatavilla olevassa osassa molekyyliä tai se voi olla piilossa taitoksessa, jonne se pääsee vain täsmälleen oikean muotoisen molekyylin avulla. Piparjuuriperoksidaasi (HRP) on esimerkki entsyymistä, joka voi käyttää monenlaisia luovuttajamolekyylejä ja peroksideja.
Rooli biologisissa järjestelmissä
Kasveissa on useita peroksidaaseja, joissa ne voivat auttaa minimoimaan stressitekijöiden tai hyönteisten tuholaisten aiheuttamat vahingot. Kun kasvit altistuvat stressille – kuten kuivuudelle tai korkeille lämpötiloille – tai tuholaisten hyökkäyksille, tämä johtaa yleensä reaktiivisten happilajien (ROS) vapautumiseen. Nämä ovat hapen muotoja tai tämän elementin yhdisteitä, mukaan lukien vetyperoksidi, joissa happi on erittäin reaktiivinen ja voi vahingoittaa tai tappaa soluja. Uskotaan, että peroksidaasit poistavat ROS: n ja auttavat estämään vaurioita.
Ihmisillä ja muilla nisäkkäillä näitä entsyymejä kutsutaan glutationiksi, jotka sisältävät seleeniä, sekä soluissa että niiden ulkopuolella. Jotkut näistä katalysoivat reaktioita, joihin liittyy H2O2, kun taas toiset käyttävät lipidien (rasvat ja öljyt) peroksidiyhdisteitä. Niiden päätehtävä näyttää olevan näiden mahdollisesti haitallisten hapettimien poistaminen. Syljen peroksidaasit mahdollistavat myös redox -reaktiot H2O2: n ja tiosyanaateiksi kutsuttujen kemikaalien välillä, mikä tuottaa yhdisteitä, jotka voivat tappaa mahdollisesti haitallisia mikro -organismeja. Kilpirauhasen peroksidaasi vapauttaa jodia ravinteista muodostaen välttämättömiä kilpirauhashormoneja.
Yksi näiden entsyymien epätavallinen käyttö tapahtuu hyönteisryhmässä, joka tunnetaan nimellä bombardier beetles. Niissä on kammio, joka sisältää vetyperoksidin ja hydrokinoniksi kutsuttujen kemikaalien seoksen. Uhatessaan ne sekoittavat nämä peroksidaasien kanssa, jotka katalysoivat redoksireaktion, jossa vapautuu paljon lämpöä, ja tuloksena oleva neste tulee ulos räjähdysmäisesti 212 ° C: n lämpötilassa. Se on erittäin tehokas tapa torjua saalistajia.
käytät
Kasvipohjaisten peroksidaasien, kuten piparjuurijuurista saadun HRP: n, tutkimus on edistänyt molekyylibiologian ja immunohistokemian aloja, joka tunnetaan myös nimellä histokemia. Ensimmäisessä HRP: tä käytetään havaitsemaan peroksidaasivasta -aineita, jotka voivat viitata autoimmuunisairauteen, joka aiheuttaa kilpirauhasongelmia. Sitä käytetään myös seerumin tai virtsan glukoosipitoisuuden mittaamiseen. Diagnoosityökaluna patologiassa HRP: llä on kyky kohdistaa ja sitoutua tiettyihin syöpäsoluissa oleviin biomarkkereihin ja tuottaa tahrareaktio, kun se otetaan biopsianäytteisiin. Sen lisäksi, että HRP on helposti saatavilla ja halpaa saada, sen katsotaan olevan erityisen hyödyllinen tällaisissa testeissä, koska se on erittäin vakaa ja altis reagoimaan erilaisten luovuttajamolekyylien kanssa.
Historia
Näiden entsyymien luonnetta tutkittiin ranskalaisen paronin ja kemistin Louis Jacques Thénardin vetyperoksidin hajoamiskokeilla 19-luvun puolivälissä. Kun hän oli ensimmäinen, joka valmisti yhdisteen laboratoriossa, hän havaitsi myöhemmin, että monet eläin- ja kasvimateriaalit voivat muuttaa sen vedeksi ja hapeksi ja että sama materiaalinäyte voisi tehdä tämän monta kertaa. Tämä oli uteliasta, ikään kuin se olisi yksinkertainen kemiallinen reaktio peroksidin ja jonkin orgaanisen materiaalin välillä, sen pitäisi pysähtyä, kun aktiivinen aine on käytetty. Tämä johti katalyyttien – aineiden, jotka mahdollistavat kemiallisen reaktion ilman todellista osallistumista siihen – ja erityisesti peroksidaasien löytämiseen.