Catalase အင်ဇိုင်းက ဟိုက်ဒရိုဂျင်ပါအောက်ဆိုဒ်ကို ဘယ်လိုဖြိုခွဲသလဲ
ဟိုက်ဒရိုဂျင်ပါအောက်ဆိုဒ် (H₂O₂) သည် နေ့စဉ်ဘဝတွင် အလွန်ရင်းနှီးသော ဓာတုဒြပ်ပေါင်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ ၎င်းကို ပိုးသတ်ဆေး၊ ကလိုရင်းနှင့် စက်မှုလုပ်ငန်းစဉ်အမျိုးမျိုးတွင် အထောက်အပံ့ပစ္စည်းအဖြစ်ပင် အသုံးပြုလေ့ရှိသည်။ သို့သော် ၎င်း၏ အကျိုးကျေးဇူးများရှိသော်လည်း ဟိုက်ဒရိုဂျင်ပါအောက်ဆိုဒ်သည် ဓာတ်ပြုမှုဆိုင်ရာ မော်လီကျူးတစ်ခုဖြစ်ပြီး သက်ရှိဆဲလ်များအတွက် အန္တရာယ်ဖြစ်စေနိုင်သည်။ လူသားများ၊ တိရစ္ဆာန်များနှင့် အပင်များအပါအဝင် သက်ရှိများ၏ ခန္ဓာကိုယ်များတွင် H₂O₂ သည် ဇီဝဖြစ်စဉ်၏ ဘေးထွက်ပစ္စည်းအဖြစ် သဘာဝအတိုင်း ဖွဲ့စည်းနိုင်သည်။ ဆဲလ်ပျက်စီးမှုကို ကာကွယ်ရန်အတွက် ခန္ဓာကိုယ်တွင် ခေတ်မီသော ကာကွယ်ရေးယန္တရားတစ်ခုရှိသည်။ ဤကာကွယ်ရေးစနစ်တွင် "အဓိကကစားသမားများ" ထဲမှတစ်ခုမှာ ဟိုက်ဒရိုဂျင်ပါအောက်ဆိုဒ်ကို အလွန်မြန်ဆန်စွာနှင့် ထိရောက်စွာ ချေဖျက်နိုင်သော အင်ဇိုင်း catalase ဖြစ်သည်။
ဟိုက်ဒရိုဂျင်ပါအောက်ဆိုဒ်- သေးငယ်ပြီး ဓာတ်ပြုမှုရှိသော မော်လီကျူးတစ်ခု
ဆဲလ်များတွင် ဟိုက်ဒရိုဂျင်ပါအောက်ဆိုဒ်သည် reactive oxygen species (ROS) အုပ်စုတွင် ပါဝင်သည်။ ROS များသည် မိုက်တိုခွန်ဒရီးယားရှိ ဆဲလ်အသက်ရှူခြင်းအတွင်း၊ ကိုယ်ခံအားဆဲလ်များက ရောဂါပိုးများကို တိုက်ထုတ်သည့်အခါ သို့မဟုတ် ခရမ်းလွန်ရောင်ခြည်နှင့် ညစ်ညမ်းမှုကဲ့သို့သော ပတ်ဝန်းကျင်ဆိုင်ရာလွှမ်းမိုးမှုများကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသည်။ အဆင့်နိမ့်တွင် ROS သည် ဆဲလ်အချက်ပြမှုတွင် အခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်နိုင်သည်။ သို့သော် အလွန်အကျွံရှိနေသည့်အခါ ROS သည် ပရိုတင်းများ၊ membrane lipids များနှင့် DNA ကိုပင် ပျက်စီးစေသော oxidative stress ကို ဖြစ်စေသည်။
ဟိုက်ဒရိုဂျင်ပါအောက်ဆိုဒ်သည် စူပါအောက်ဆိုဒ်ကဲ့သို့သော ဖရီးရယ်ဒီကယ်များကဲ့သို့ အမြဲတမ်း ပြင်းထန်ခြင်းမရှိသော်လည်း၊ ၎င်းသည် ပိုမိုအန္တရာယ်များသော မော်လီကျူးများအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲနိုင်သည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ Fenton ဓာတ်ပြုမှုမှတစ်ဆင့် (Fe²⁺ ကဲ့သို့သော သတ္တုအိုင်းယွန်းများ၏ အကူအညီဖြင့်)၊ H₂O₂ သည် အလွန်အမင်း ဓာတ်ပြုပြီး ပျက်စီးစေသော ဟိုက်ဒရောဆိုင်း ရယ်ဒီကယ် (•OH) ကို ထုတ်လုပ်နိုင်သည်။ ထို့ကြောင့်၊ H₂O₂ စုပုံခြင်းမပြုမီ ချက်ချင်းပျက်ပြယ်စေရမည်။
ကတ်တလေ့စ် အင်ဇိုင်း- ဆဲလ်များရှိ “မီးသတ်သမား”
Catalase သည် အောက်ဆီဂျင်ပြည့်ဝသောပတ်ဝန်းကျင်တွင် နေထိုင်သော သက်ရှိအားလုံးနီးပါးတွင် တွေ့ရှိရသော အင်ဇိုင်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ လူ့ဆဲလ်များတွင် catalase ကို အဆီဇီဝြဖစ်ပျက်မှုနှင့် အန္တရာယ်ရှိသောဒြပ်ပေါင်းများ၏ အဆိပ်အတောက်များကို ဖယ်ရှားခြင်းတွင် အခန်းကဏ္ဍမှပါဝင်သည့် အထူးပြု organelles များဖြစ်သည့် peroxisomes တွင် ပေါများစွာတွေ့ရှိရသည်။ အပင်များတွင် catalase သည် photosynthesis နှင့် respiration အတွင်းထုတ်လုပ်သော H₂O₂ ကို ကိုင်တွယ်ဖြေရှင်းရန်အတွက်လည်း မရှိမဖြစ်လိုအပ်ပါသည်။
ကတ်တလေ့စ်၏ ထူးခြားချက်မှာ ၎င်း၏ အမြန်နှုန်းတွင် တည်ရှိသည်။ ကတ်တလေ့စ် မော်လီကျူးတစ်ခုတည်းသည် တစ်စက္ကန့်လျှင် ဟိုက်ဒရိုဂျင်ပါအောက်ဆိုဒ် မော်လီကျူးသန်းပေါင်းများစွာကို ချေဖျက်နိုင်သည်။ ထို့ကြောင့် ကတ်တလေ့စ်သည် ဇီဝဓာတုဗေဒတွင် လူသိများသော အထိရောက်ဆုံး အင်ဇိုင်းများထဲမှ တစ်ခုဖြစ်လာသည်။
အဓိကတုံ့ပြန်မှု- အဆိပ်ကို ဘေးကင်းသောပစ္စည်းအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲခြင်း
ရိုးရှင်းစွာပြောရလျှင် catalase မှ ဓာတ်ကူပေးသော ဓာတ်ပြုမှုမှာ အောက်ပါအတိုင်းဖြစ်သည်။
၂ H₂O₂ → ၂ H₂O + O₂
ဆိုလိုသည်မှာ ဟိုက်ဒရိုဂျင်ပါအောက်ဆိုဒ် မော်လီကျူးနှစ်ခုကို ရေမော်လီကျူးနှစ်ခုနှင့် အောက်ဆီဂျင်မော်လီကျူးတစ်ခုအဖြစ် ပြိုကွဲသွားခြင်းဖြစ်သည်။ ရလဒ်အနေဖြင့် အတော်လေး ဘေးကင်းပါသည်- ခန္ဓာကိုယ်သည် ရေကို လိုအပ်ပြီး အောက်ဆီဂျင်ကို ထုတ်လွှတ်နိုင်သည် သို့မဟုတ် ပြန်လည်အသုံးပြုနိုင်သည်။
ဒဏ်ရာပေါ် ဟိုက်ဒရိုဂျင်ပါအောက်ဆိုဒ် ကျရောက်ပြီး ပူဖောင်းတွေကို မြင်ဖူးရင်၊ အဲဒါက catalase လုပ်ဆောင်ချက်ရဲ့ ရိုးရှင်းတဲ့ ဥပမာတစ်ခုပါ။ သွေးနဲ့ တစ်ရှူးတွေမှာ ရှိတဲ့ catalase အင်ဇိုင်းက H₂O₂ ကို ပြိုကွဲစေပြီး အောက်ဆီဂျင်ဓာတ်ငွေ့ကို ထုတ်လုပ်ပေးပြီး ပူဖောင်းတွေအဖြစ် ပေါ်လာစေပါတယ်။
Catalase ဘယ်လိုအလုပ်လုပ်သလဲ။
အလုံးစုံတုံ့ပြန်မှုသည် ရိုးရှင်းပုံရသော်လည်း၊ catalase ၏ လုပ်ဆောင်ချက်ယန္တရားသည် အတော်လေးစိတ်ဝင်စားဖွယ်ကောင်းပါသည်။ Catalase သည် ယေဘုယျအားဖြင့် ၎င်း၏ active site တွင် heme (သံဓာတ်ပါဝင်သော) prosthetic group ရှိသည့် အင်ဇိုင်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ ဤ heme သည် ဟေမိုဂလိုဘင်တွင်တွေ့ရှိရသော heme နှင့်ဆင်တူသော်လည်း ၎င်း၏လုပ်ဆောင်ချက်မှာ ကွဲပြားသည်- catalase တွင် heme သည် အီလက်ထရွန်လွှဲပြောင်းမှုကို အထောက်အကူပြုပြီး H₂O₂ ကို လျင်မြန်စွာပြောင်းလဲစေသည်။
ယေဘုယျအားဖြင့် catalase ယန္တရားသည် အဆင့်နှစ်ဆင့်ဖြင့် ဖြစ်ပေါ်သည်-
၁။ ပထမအဆင့် (အလယ်အလတ်ဒြပ်ပေါင်းများဖွဲ့စည်းခြင်း):
H₂O₂ မော်လီကျူးတစ်ခုသည် “အောက်ခံ” အဖြစ်လုပ်ဆောင်ပြီး catalase ၏ active site တွင် ပြိုကွဲသွားသည်။ ဤလုပ်ငန်းစဉ်တွင် H₂O₂ သည် အောက်ဆီဂျင်ကို လှူဒါန်းပြီး ရေကို ဖွဲ့စည်းပေးသည်၊ အင်ဇိုင်းသည် Compound I (အလယ်အလတ်ဒြပ်ပေါင်း) ဟုခေါ်သော အောက်ဆီဒေးရှင်းပုံစံသို့ ပြောင်းလဲသွားသည်။ ဤအဆင့်တွင် ဟီးမ်ရှိ သံဓာတ်သည် အောက်ဆီဒေးရှင်းအဆင့် ပိုမိုမြင့်မားသည်။
၂။ ဒုတိယအဆင့် (ဒုတိယ H₂O₂ မော်လီကျူး ပြိုကွဲခြင်း):
ဒုတိယ H₂O₂ မော်လီကျူးသည် ထို့နောက် ဒြပ်ပေါင်း I နှင့် ဓာတ်ပြုသည်။ ဤမော်လီကျူးသည် ရေကိုထုတ်လုပ်ပြီး အောက်ဆီဂျင် (O₂) ကိုထုတ်လွှတ်စဉ်တွင် အင်ဇိုင်းကို ပုံမှန်ပုံစံသို့ပြန်ရောက်စေရန် အီလက်ထရွန်များကို လှူဒါန်းသည်။
ဤနည်းအားဖြင့် catalase သည် H₂O₂ မော်လီကျူးနှစ်ခုကို အသုံးပြုသည်- တစ်ခုမှာ အင်ဇိုင်းကို ယာယီအောက်ဆီဒိုက်ဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ရန်နှင့် နောက်တစ်ခုမှာ ၎င်းကို ပြန်လည်လျှော့ချရန်ဖြစ်သည်။ နောက်ဆုံးရလဒ်မှာ ရေမော်လီကျူးနှစ်ခုနှင့် အောက်ဆီဂျင်မော်လီကျူးတစ်ခုဖြစ်ပြီး အင်ဇိုင်းကို အသုံးမပြုဘဲ ပြန်လည်အသုံးပြုနိုင်ရန် အသင့်ဖြစ်စေသည်။
Catalase က ဘာကြောင့် ဒီလောက်ထိရောက်တာလဲ။
catalase ၏ ထိရောက်မှုကို အချက်များစွာက လွှမ်းမိုးထားသည်-
– အလွန်ကောင်းမွန်အောင် ပြုလုပ်ထားသော တက်ကြွဗဟိုဖွဲ့စည်းပုံ- catalase ၏ တက်ကြွဗဟိုကို H₂O₂ ကို တိကျစွာချည်နှောင်ရန်နှင့် O–O နှောင်ကြိုး၏ ဖြတ်တောက်မှုကို အရှိန်မြှင့်ရန် "ဒီဇိုင်းထုတ်ထားသည်"။
– ဟီးမ်နှင့် သံဓာတ်ရရှိနိုင်မှု- ဟီးမ်သည် ဓာတ်ပြုမှုများတွင် အီလက်ထရွန်များ၏ အရေးကြီးသော လွှဲပြောင်းမှုကို ကူညီပေးသည်။
– မဟာဗျူဟာကျသောတည်နေရာ- ပါအောက်ဆီဆုမ်းများတွင် အများအပြားတွေ့ရှိရသောကြောင့် ကာတာလေ့စ်ကို ဖက်တီးအက်ဆစ်ဓာတ်တိုးခြင်းတုံ့ပြန်မှုများနှင့် အခြားဇီဝဖြစ်စဉ်များမှ မကြာခဏပေါ်ပေါက်လာသည့် H₂O₂ ၏ရင်းမြစ်များအနီးတွင် ထားရှိပါသည်။
– မြင့်မားသောလည်ပတ်မှု- ဤအင်ဇိုင်းသည် မယုံနိုင်လောက်အောင် မြန်နှုန်းဖြင့် လုပ်ဆောင်နိုင်သောကြောင့် H₂O₂ အန္တရာယ်ရှိသောအဆင့်သို့ ရောက်ရှိခြင်းမှ ကာကွယ်ပေးသည်။
ကျန်းမာရေးနှင့် ရောဂါများတွင် Catalase ၏ အခန်းကဏ္ဍ
Catalase သည် ခန္ဓာကိုယ်၏ အောက်ဆီဒေးရှင်း ဟန်ချက်ညီမှုကို ထိန်းသိမ်းရာတွင် အရေးပါသော အခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်သည်။ catalase လှုပ်ရှားမှု နည်းပါးခြင်း သို့မဟုတ် ချို့ယွင်းခြင်း ဖြစ်သောအခါ ဟိုက်ဒရိုဂျင်ပါအောက်ဆိုဒ် စုပုံလာပြီး အောက်ဆီဒေးရှင်းဖိစီးမှုကို တိုးစေနိုင်သည်။ ဤအခြေအနေသည် အောက်ပါတို့ အပါအဝင် ကျန်းမာရေးပြဿနာအမျိုးမျိုးနှင့် ဆက်စပ်နေသည်-
– အရွယ်မတိုင်မီ အိုမင်းရင့်ရော်ခြင်း- အောက်ဆီဒေးရှင်းဖိစီးမှုသည် အချိန်ကြာလာသည်နှင့်အမျှ ဆဲလ်ပျက်စီးမှုကို ဖြစ်စေသည်ဟု ယုံကြည်ရသည်။
– နာတာရှည်ရောင်ရမ်းခြင်း- H₂O₂ ပါဝင်သော ROS သည် မထိန်းချုပ်နိုင်ပါက ရောင်ရမ်းမှုဖြစ်စဉ်ကို ပိုမိုဆိုးရွားစေနိုင်သည်။
– ဇီဝဖြစ်စဉ်ဆိုင်ရာရောဂါများ- ROS မညီမျှမှုသည် မိုက်တိုခွန်ဒရီးယားလုပ်ဆောင်ချက်နှင့် စွမ်းအင်ဇီဝဖြစ်စဉ်ကို အနှောင့်အယှက်ဖြစ်စေနိုင်သည်။
– ရှားပါးမျိုးရိုးဗီဇဆိုင်ရာရောဂါ- ခန္ဓာကိုယ်တွင် catalase အင်ဇိုင်းချို့တဲ့သည့်အခါ ဖြစ်ပွားသည့် acatalasia ဟုခေါ်သော ရှားပါးအခြေအနေတစ်ခုရှိသည်။ ဝေဒနာရှင်များသည် ပါးစပ်အခေါင်းပေါက်ပျက်စီးမှုအပါအဝင် တစ်ရှူးအချို့ပျက်စီးမှုကို ပိုမိုခံစားရလွယ်သည်။
သို့သော် ခန္ဓာကိုယ်တွင် catalase နှင့် တွဲဖက်လုပ်ဆောင်သော superoxide dismutase (SOD) နှင့် glutathione peroxidase ကဲ့သို့သော အခြား antioxidant အင်ဇိုင်းများလည်း ရှိပါသည်။ ၎င်းတို့သည် ROS ကို တဖြည်းဖြည်းနှင့် ဘေးကင်းစွာ စီမံဆောင်ရွက်ရန် အလွှာများစွာပါဝင်သော ကာကွယ်ရေးစနစ်ကို ဖွဲ့စည်းပါသည်။
နေ့စဉ်ဘဝနှင့် လက်တွေ့လုပ်ငန်းတွင် Catalase
ကာတာလေ့စ် အင်ဇိုင်းဟာ ဇီဝဗေဒ စာအုပ်တွေမှာသာ ပါဝင်တဲ့ အကြောင်းအရာတစ်ခု မဟုတ်ပါဘူး၊ ရိုးရှင်းတဲ့ ကျောင်းတွင်း စမ်းသပ်ချက်တွေကနေတစ်ဆင့်လည်း သရုပ်ပြဖို့ လွယ်ကူပါတယ်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ ကြက်အသည်း၊ အာလူး ဒါမှမဟုတ် အရွက်တစ်ရွက်ပေါ်ကို ဟိုက်ဒရိုဂျင်ပါအောက်ဆိုဒ် လောင်းချလိုက်ရင် အောက်ဆီဂျင်ပူဖောင်းတွေ ပေါ်လာလေ့ရှိပါတယ်။ ဒါဟာ တစ်ရှူးမှာ ကာတာလေ့စ် ပါဝင်လို့ပါ။ ပူဖောင်းတွေရဲ့ ပြင်းထန်မှုက နမူနာမှာ ကာတာလေ့စ် လုပ်ဆောင်ချက် အဆင့်ကို ညွှန်ပြနိုင်ပါတယ်။
သို့သော်၊ ပြင်းအားမြင့်မားသော ဟိုက်ဒရိုဂျင်ပါအောက်ဆိုဒ်သည် အန္တရာယ်ရှိနိုင်သောကြောင့် ကြီးကြပ်မှုအောက်တွင်၊ လက်အိတ်များအသုံးပြုခြင်းနှင့် ဘေးကင်းရေးလုပ်ထုံးလုပ်နည်းများကို လိုက်နာခြင်းအောက်တွင် စမ်းသပ်မှုများ ပြုလုပ်သင့်ကြောင်း မှတ်သားထားရန် အရေးကြီးပါသည်။
နိဂုံး
ကာတာလေ့စ် အင်ဇိုင်းသည် အောက်ဆီဒေးရှင်းဖိစီးမှုကို ခုခံကာကွယ်သည့် ဆဲလ်ကာကွယ်ရေး၏ အရေးကြီးသော အစိတ်အပိုင်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ ရိုးရှင်းသော်လည်း အလွန်မြန်ဆန်သော ဓာတ်ပြုမှုဖြင့် ဟိုက်ဒရိုဂျင်ပါအောက်ဆိုဒ်ကို ရေနှင့် အောက်ဆီဂျင်အဖြစ် ပြောင်းလဲခြင်းဖြင့် ကာတာလေ့စ်သည် H₂O₂ စုပုံလာခြင်းကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာနိုင်သော ပျက်စီးမှုများမှ ဆဲလ်များကို ကာကွယ်ပေးသည်။ ၎င်း၏ ယန္တရားတွင် ထိရောက်သော အီလက်ထရွန်လွှဲပြောင်းမှုကို ခွင့်ပြုသည့် ဟီမ်တက်ကြွသော ဗဟိုချက်တစ်ခု ပါဝင်ပြီး အင်ဇိုင်းအား တစ်စက္ကန့်လျှင် အကြိမ်သန်းပေါင်းများစွာ အလုပ်လုပ်နိုင်စေပါသည်။ ပါအောက်ဆီဆုမ်းများနှင့် ခန္ဓာကိုယ်တစ်ရှူးအမျိုးမျိုးတွင် ၎င်း၏ အခန်းကဏ္ဍမှတစ်ဆင့် ကာတာလေ့စ်သည် အတွင်းပိုင်းဓာတုဗေဒဟန်ချက်ညီမှုကို ထိန်းသိမ်းရန်၊ ကျန်းမာရေးကို ပံ့ပိုးပေးပြီး သက်ရှိများကို အောက်ဆီဂျင်ကြွယ်ဝသော ပတ်ဝန်းကျင်များနှင့် ဇီဝဖြစ်စဉ်ဆိုင်ရာ ဓာတ်ပြုမှုများတွင် ရှင်သန်နိုင်စေရန် ကူညီပေးသည်။
သင်အလိုရှိပါက catalase ၏ မော်လီကျူးဖွဲ့စည်းပုံ (ဥပမာ ၎င်း၏ tetramer ပုံသဏ္ဍာန်)၊ ၎င်း၏လုပ်ဆောင်ချက်ကို သက်ရောက်မှုရှိသောအချက်များ (pH၊ အပူချိန်၊ inhibitors) သို့မဟုတ် အဆင့်များနှင့် အချက်အလက်ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုများပါရှိသော ပြီးပြည့်စုံသော ဓာတ်ခွဲခန်းဥပမာတစ်ခုအကြောင်း အထူးအပိုင်းတစ်ခု ထည့်နိုင်ပါသည်။
