كاتال
وحدة مشتقة في النظام الدولي · الكمية: النشاط الحفزي
01 · التعريف
الكاتال أحدث وحدات النظام الدولي: أُقرّ سنة 1999، بعد النيوتن بخمسين عامًا وبعد أول محاولات قياس الإنزيمات بقرن تقريبًا. وهو كذلك الوحدة الوحيدة التي أُدخلت لا بطلب الفيزيائيين بل بطلب الأطباء السريريين.
الكاتال الواحد هو تحول مول واحد من المادة في الثانية. الوحدة لا تصف كمية الإنزيم بل السرعة التي يعمل بها: عينتان بالكتلة نفسها قد تختلفان في النشاط أضعافًا إن كانت إحداهما قد تمسخت جزئيًا. المقدار هائل بالنسبة للكيمياء الحيوية — القيم الحقيقية تقع في الميكرو والنانو كاتال، وفي التحاليل السريرية تُستعمل كاتالات لكل لتر. وقبل الكاتال كان الكيميائيون الحيويون يستعملون «وحدات» U: ميكرومول في الدقيقة، واستغرق الانتقال إلى النظام الدولي عقدين، لأنه كان لا بد من إعادة كتابة جميع المجالات المرجعية.
الإنزيم نفسه يعطي كاتالات مختلفة عند درجة حرارة وpH وتركيز ركيزة مختلفة. لذلك يُذكر النشاط دائمًا مع شروط القياس: 37 °C، وpH 7.4، وركيزة بفائض.
02 · التحويل
أدخل نشاطًا — تحوّله البطاقة
تبقى الوحدة U — ميكرومول في الدقيقة — المعيار الفعلي في فهارس الكواشف والمقالات العلمية. والوحدة الواحدة U تساوي 16.67 نانو كاتال، وهو رقم غير مريح، وهذا وحده أخّر الانتقال ربع قرن.
النشاط من دون ذكر الشروط رقم بلا معنى. وفي الكيمياء الحيوية السريرية المعيار هو 37 °C وpH فسيولوجي؛ وعند 25 °C يعطي الإنزيم نفسه نصف عدد الكاتالات.
| الوحدة | الاسم | القيمة | أين يُصادَف |
|---|---|---|---|
| kat | كاتال، وحدة SI | 1·10⁻⁶ | صناعة، تخمير |
| mkat | مللي كاتال | 0.001 | مستحضرات إنزيمات |
| µkat | ميكرو كاتال | 1 | تحاليل سريرية |
| nkat | نانو كاتال | 1000 | أنبوب اختبار، كميات أثرية |
| pkat | بيكو كاتال | 1 000 000 | حد الحساسية |
| µmol/s | ميكرومول في الثانية | 1 | نفسه مثل µkat |
| U | وحدة نشاط، ميكرومول في الدقيقة | 60 | تقارير التحاليل، كواشف |
| mU | مللي وحدة | 60 000 | أنشطة ضعيفة |
| kU | كيلو وحدة | 0.06 | تعبئة الإنزيمات |
| mol/min | مول في الدقيقة | 6·10⁻⁵ | بروتوكولات قديمة |
| kat | كاتال | 1·10⁻⁶ | الوحدة الحالية |
تصمد الوحدة U في المختبرات لأن الانتقال إلى الكاتالات يفرض إعادة تحديد المجالات المرجعية لكل إنزيم. وستة عشر نانو كاتال وكسر رقم غير مريح في تقرير.
03 · رتب المقادير
من جزيء إنزيم واحد إلى المفاعل الصناعيALT ضمن الطبيعي — 0.67 µkat/l
04 · أجهزة القياس
بماذا تُقاس الكاتالات
ناتج التفاعل يمتص الضوء عند طوله الموجي الخاص: وسرعة ازدياد الكثافة الضوئية تعطي النشاط مباشرة.
ست وتسعون تفاعلًا دفعة واحدة: الجهاز يسجل الحركية في كل حفرة ويحسب النشاط من تراكم الناتج.
حصان عمل المختبر السريري: مئات العينات في الساعة، وتثبيت للحرارة، وإخراج مباشر بالكاتالات لكل لتر — حيث يُتبع المعيار.
إن كان التفاعل يطلق حمضًا، يُقاس النشاط بما استُهلك من محلول المعايرة: كم من القلوي لزم لتثبيت الـpH.
05 · قواعد الكتابة
kat بحروف صغيرة — ودائمًا مع شروط القياس
يُكتب الرمز بثلاثة حروف صغيرة: kat، لا Kat ولا KAT. وتسبقه السابقة: µkat، nkat. ونشاط إنزيم من دون درجة حرارة وpH وركيزة لا يقارَن بقياسات أخرى، لذلك تُذكر في البروتوكولات بجانب الرقم.
يظهر في التقارير «U/l» من دون شرح — وهي وحدات U لكل لتر لا كاتالات. والفرق 16.67 مليون مرة، والخلط في المجالات المرجعية خطر.
06 · الوحدات المجاورة
الكاتال مول في الثانية، فهو يستند إلى المول والثانية مباشرة. وبُعده يوافق سرعة التفاعل في الحركية الكيميائية، والقسمة على اللتر تعطي تركيز النشاط — وهو ما يُطبع في تحليل الدم.
عدد الدوران k(cat) هو النشاط مقسومًا على عدد جزيئات الإنزيم: وعند الأنهيدراز الكربوني يبلغ مليونًا في الثانية. الكاتال يعدّ العينة كلها، وعدد الدوران جزيئًا واحدًا.
07 · القسم التاريخي
بماذا كانت تُقاس الإنزيمات قبل الكاتال
ميكرومول من الركيزة في الدقيقة. المعيار الدولي للكيمياء الحيوية، حيّ اليوم في فهارس الكواشف.
وحدة خاصة للليغاز: تُعرَّف عبر تبادل الفوسفات في ATP. واحدة من عشرات الوحدات «الداخلية» التي لم تتخل عنها الكيمياء الحيوية تمامًا قط.
كان النشاط يُعبَّر عنه بنسبة الركيزة المتحللة في زمن ثابت. ولكل مختبر إجراؤه الخاص، ولم تكن الأرقام قابلة للمقارنة حتى بين معهدين متجاورين.
كان الاتحاد الصيدلاني الدولي يحدد وحداته الخاصة لإنزيمات الهضم في المستحضرات. وما زالت مكتوبة على علب الأدوية.
أُدخلت الوحدة من أجل الطب — والطب لم يأخذ بها تقريبًا
دخل الكاتال في النظام الدولي بطلب مباشر من الاتحاد الدولي للكيمياء السريرية: كان الأطباء بحاجة إلى وسيلة لمقارنة نتائج مختبرات بلدان مختلفة. لكن الانتقال تطلّب إعادة تحديد المجالات المرجعية لعشرات الإنزيمات، وإعادة برمجة المحللات، وإعادة تدريب الكوادر، فاستمرت أغلب المختبرات في طباعة «U/l». وبعد خمسة وعشرين عامًا يبقى الكاتال وحدة إلزامية في المعايير ونادرة في التقارير: سطر «ALT 40 U/l» يرد ألف مرة أكثر من «ALT 0.67 µkat/l».
الكتالوج · النظام الدولي للوحدات
بطاقة لكل مقدار
سبع وحدات أساسية، واثنتان وعشرون مشتقة لها أسماؤها، وأرشيف الأنظمة التي خرجت من الاستعمال. لكل واحدة بطاقتها: التعريف، التحويل، الأجهزة، قواعد الكتابة. بـ 36 لغة.