在高三選修生物課程中，將catalase(觸媒)與過氧化氫酶視為相同的東西。
而探討活動「過氧化氫酶活性的探討」中，
藉由豬肝細胞與馬鈴薯皮層細胞中的catalase進行酶活性的實驗，
並討論「加熱煮沸」對於酶活性的影響。
康熹版的活動記錄簿中設計了一些問題請學生討論並回答，
我在批閱學生作業的時候看到了幾個學生寫了一些我一時間看不大懂的內容：
也有孩子在作業後問了我問題：
紅筆的部份是我在當下冒出的一個問題。
因為自己對Catalase的機制也不清楚，
所以想說學生既然會這樣回答，
代表也許他們在搜尋資料的時候，查詢到了相關的敘述。
我也來釐清一下自己的問題吧~
Q1：Peroxidase(過氧化氫酶)跟Catalase(觸酶)是一樣的東西嗎？
A1：Yes and No.(XD)
Catalase是Peroxidase family中的其中一類酵素，
主要指能將H2O2分解成H2O跟「O2」的酵素。
而peroxidase則是泛稱將H2O2分解成H2O及「活性氧分子」
(包含O2、O·、free radical…等)的酵素們。
(來源：http://www.madsci.org/posts/archives/1999-10/939824454.Bc.r.html)
Catalase是普遍存在生物細胞中的酵素，血液(紅血球)中也含有Catalase。
所以就衍生出了下一個問題：
Q2：為什麼將雙氧水滴在傷口上會冒泡泡？
A2：雙氧水中的H2O2遇到血液中或是受損細胞的Catalase被催化分解成H2O跟O2，
而我們看到的氣泡就是產生O2的結果。
除了Catalase之外，能夠作為這個反應的催化劑還有很多，
陳偉明老師就有提到很多種，包含國中理化就有學過的二氧化錳(MnO2)、
藥房買來的補血劑(含有Fe2+)，鐵絲、銅線、碘化鉀…等。
Q3：酵素的成份主要是蛋白質，
那麼Catalase為什麼也可以像這些含金屬離子的催化劑一般，
促進H2O2分解的速率勒？
A3：在Catalase的活化位含有一個血基質(Heme)，血基質在血紅素裡面也找得到。
血紅素的血基質的中心有一個Fe2+，可以與O2結合在人體內進行運送。
但在Catalase裡的Heme作用不大相同，Heme中心的Fe2+抓住一個O，
在H2O2進入活化位之後，藉由Heme附近其他胺基酸的協助，
H2O2將H轉移給Heme中心的O而形成H2O，
而被胺基酸抓住的部份就剩下O2，而完成H2O2的分解。
(圖片來源：Alfonso-Prieto M., Biarnés X.,Vidossich P. and Rovira C.(2009) The Molecular Mechanism of the Catalase Reaction. J. Am. Chem. Soc., 131 (33), pp 11751–11761)
Q4：這樣的話，是否只要有Fe2+的存在就可以催化H2O2的分解？
但為何加熱煮沸過的豬肝細胞與馬鈴薯皮層細胞滴入H2O2就不再冒泡了哩？
A4：從陳偉明老師的文章中知道含有Fe2+的補血劑也可以加速H2O2的分解，
不過或許可以來作個實驗。
但是「加熱煮沸」在實驗中的目的是為了讓酵素的蛋白質結構改變而使酵素失去活性，
Fe2+加熱之後還是Fe2+，
理論上加熱後的細胞中若仍含有Fe2+應該還是可以催化H2O2的分解。
但是我猜加熱變性後的Catalase蛋白質也許緊緊包住了Heme，
讓Fe2+無法暴露出來跟H2O2結合，所以也就無法有機會催化H2O2的分解囉。
或許這就是我們無法看到冒泡的原因。
參考資料：
Alfonso-Prieto M., Biarnés X.,Vidossich P. and Rovira C.(2009) The Molecular Mechanism of the Catalase Reaction. J. Am. Chem. Soc., 131 (33), pp 11751–11761
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja9018572
陳偉民(2001)生活科學家—誰讓雙氧水冒泡。發現月刊，第58期。
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