Κατάλ
Παράγωγη μονάδα SI · μέγεθος: καταλυτική δραστικότητα
01 · Ορισμός
Το κατάλ είναι η νεότερη μονάδα του SI: υιοθετήθηκε το 1999, πενήντα χρόνια μετά το νιούτον και σχεδόν έναν αιώνα μετά τις πρώτες προσπάθειες μέτρησης ενζύμων. Είναι επίσης η μόνη μονάδα που εισήχθη όχι από φυσικούς αλλά κατόπιν αιτήματος κλινικών γιατρών.
Ένα κατάλ είναι η μετατροπή ενός mol ουσίας ανά δευτερόλεπτο. Η μονάδα δεν περιγράφει την ποσότητα του ενζύμου αλλά την ταχύτητα με την οποία εργάζεται: δύο δείγματα ίδιας μάζας μπορεί να διαφέρουν πολλαπλάσια σε δραστικότητα αν το ένα έχει εν μέρει μετουσιωθεί. Το μέγεθος είναι τεράστιο για τη βιοχημεία — οι πραγματικές τιμές βρίσκονται σε μικρο- και νανοκατάλ, και οι κλινικές αναλύσεις χρησιμοποιούν κατάλ ανά λίτρο. Πριν από το κατάλ οι βιοχημικοί χρησιμοποιούσαν «μονάδες» U: μικρομόρια ανά λεπτό, και η μετάβαση στο SI χρειάστηκε δύο δεκαετίες, γιατί έπρεπε να ξαναγραφούν όλα τα διαστήματα αναφοράς.
Το ίδιο ένζυμο δίνει διαφορετικά κατάλ σε διαφορετική θερμοκρασία, pH και συγκέντρωση υποστρώματος. Γι’ αυτό η δραστικότητα δίνεται πάντα με τις συνθήκες μέτρησης: 37 °C, pH 7,4, υπόστρωμα σε περίσσεια.
02 · Μετατροπή
Δώστε μια ενεργότητα — το δελτίο θα τη μετατρέψει
Η μονάδα U — ένα μικρομόριο ανά λεπτό — παραμένει το πρότυπο εκ των πραγμάτων στους καταλόγους αντιδραστηρίων και στα επιστημονικά άρθρα. Ένα U ισούται με 16,67 νανοκατάλ, άβολος αριθμός, και μόνο αυτό κράτησε πίσω τη μετάβαση για ένα τέταρτο του αιώνα.
Μια δραστικότητα χωρίς δηλωμένες συνθήκες είναι αριθμός χωρίς νόημα. Στην κλινική βιοχημεία πρότυπο είναι οι 37 °C και το φυσιολογικό pH· στους 25 °C το ίδιο ένζυμο δίνει τα μισά κατάλ.
| Μονάδα | Όνομα | Τιμή | Πού απαντάται |
|---|---|---|---|
| kat | κατάλ, μονάδα SI | 1·10⁻⁶ | βιομηχανία, ζύμωση |
| mkat | χιλιοστοκατάλ | 0,001 | σκευάσματα ενζύμων |
| µkat | μικροκατάλ | 1 | κλινικές αναλύσεις |
| nkat | νανοκατάλ | 1000 | δοκιμαστικός σωλήνας, ποσότητες σε ίχνη |
| pkat | πικοκατάλ | 1 000 000 | όριο ευαισθησίας |
| µmol/s | μικρομόριο ανά δευτερόλεπτο | 1 | το ίδιο με µkat |
| U | μονάδα δραστικότητας, μικρομόριο ανά λεπτό | 60 | φύλλα εξετάσεων, αντιδραστήρια |
| mU | χιλιοστομονάδα | 60 000 | ασθενείς δραστικότητες |
| kU | κιλομονάδα | 0,06 | συσκευασία ενζύμων |
| mol/min | mol ανά λεπτό | 6·10⁻⁵ | παλιά πρωτόκολλα |
| kat | κατάλ | 1·10⁻⁶ | η σημερινή μονάδα |
Η μονάδα U κρατιέται στα εργαστήρια επειδή η μετάβαση στα κατάλ απαιτεί να καθοριστούν εκ νέου τα διαστήματα αναφοράς για κάθε ένζυμο. Δεκαέξι νανοκατάλ και κάτι είναι άβολος αριθμός για ένα φύλλο εξετάσεων.
03 · Τάξεις μεγέθους
από ένα μόνο μόριο ενζύμου ως τον βιομηχανικό αντιδραστήραALT εντός φυσιολογικού — 0,67 µkat/l
04 · Όργανα μέτρησης
Με τι μετρώνται τα κατάλ
Το προϊόν της αντίδρασης απορροφά φως στο δικό του μήκος κύματος: η ταχύτητα με την οποία αυξάνει η οπτική πυκνότητα δίνει άμεσα τη δραστικότητα.
Ενενήντα έξι αντιδράσεις μαζί: το όργανο καταγράφει την κινητική σε κάθε βοθρίο και υπολογίζει τη δραστικότητα από τη συσσώρευση του προϊόντος.
Το άλογο εργασίας του κλινικού εργαστηρίου: εκατοντάδες δείγματα την ώρα, θερμοστάτηση και έξοδος κατευθείαν σε κατάλ ανά λίτρο — εκεί όπου τηρείται το πρότυπο.
Αν η αντίδραση ελευθερώνει οξύ, η δραστικότητα μετριέται από το αναλωμένο τιτλοδοτικό: πόση βάση χρειάστηκε για να κρατηθεί το pH.
05 · Κανόνες γραφής
kat με πεζά — και πάντα με τις συνθήκες μέτρησης
Το σύμβολο γράφεται με τρία πεζά γράμματα: kat, όχι Kat και όχι KAT. Το πρόθεμα μπαίνει μπροστά: µkat, nkat. Μια ενζυμική δραστικότητα χωρίς θερμοκρασία, pH και υπόστρωμα δεν συγκρίνεται με άλλες μετρήσεις, γι’ αυτό στα πρωτόκολλα τα αναγράφουν δίπλα στον αριθμό.
Στα φύλλα εξετάσεων συναντά κανείς «U/l» χωρίς εξήγηση — είναι μονάδες U ανά λίτρο, όχι κατάλ. Η διαφορά είναι 16,67 εκατομμύρια φορές, και η σύγχυση στα διαστήματα αναφοράς είναι επικίνδυνη.
06 · Γειτονικές μονάδες
Το κατάλ είναι ένα mol ανά δευτερόλεπτο, οπότε στηρίζεται άμεσα στο mol και στο δευτερόλεπτο. Η διάστασή του συμπίπτει με την ταχύτητα αντίδρασης στη χημική κινητική, και η διαίρεση με το λίτρο δίνει τη συγκέντρωση δραστικότητας — αυτό που τυπώνεται σε μια εξέταση αίματος.
Ο αριθμός κύκλου k(cat) είναι η δραστικότητα διαιρεμένη με τον αριθμό μορίων ενζύμου: στην καρβονική ανυδράση φτάνει το ένα εκατομμύριο ανά δευτερόλεπτο. Το κατάλ μετρά όλο το δείγμα, ο αριθμός κύκλου ένα μόνο μόριο.
07 · Ιστορικό μέρος
Με τι μετρούσαν τα ένζυμα πριν από το κατάλ
Ένα μικρομόριο υποστρώματος ανά λεπτό. Το διεθνές πρότυπο της βιοχημείας, ζωντανό ακόμη σήμερα στους καταλόγους αντιδραστηρίων.
Δική της μονάδα για τη λιγάση: ορίζεται μέσω της ανταλλαγής φωσφορικού στο ATP. Μία από τις δεκάδες «εσωτερικές» μονάδες από τις οποίες η βιοχημεία δεν αποχωρίστηκε ποτέ εντελώς.
Η δραστικότητα εκφραζόταν μέσω του κλάσματος του υποστρώματος που διασπάστηκε σε σταθερό χρόνο. Κάθε εργαστήριο είχε τη δική του διαδικασία, και οι αριθμοί δεν ήταν συγκρίσιμοι ούτε μεταξύ γειτονικών ινστιτούτων.
Η Διεθνής Φαρμακευτική Ομοσπονδία όριζε δικές της μονάδες για τα πεπτικά ένζυμα στα σκευάσματα. Εξακολουθούν να αναγράφονται στις συσκευασίες των φαρμάκων.
Η μονάδα εισήχθη για την ιατρική — και η ιατρική σχεδόν δεν τη δέχτηκε
Το κατάλ μπήκε στο SI ύστερα από άμεσο αίτημα της Διεθνούς Ομοσπονδίας Κλινικής Χημείας: οι γιατροί χρειάζονταν τρόπο να συγκρίνουν αποτελέσματα εργαστηρίων διαφορετικών χωρών. Όμως η μετάβαση απαιτούσε να καθοριστούν εκ νέου τα διαστήματα αναφοράς για δεκάδες ένζυμα, να επαναπρογραμματιστούν οι αναλυτές και να επανεκπαιδευτεί το προσωπικό, γι’ αυτό τα περισσότερα εργαστήρια συνέχισαν να τυπώνουν «U/l». Είκοσι πέντε χρόνια αργότερα το κατάλ παραμένει μονάδα υποχρεωτική στα πρότυπα και σπάνια στα φύλλα εξετάσεων: η γραμμή «ALT 40 U/l» εμφανίζεται χίλιες φορές συχνότερα από το «ALT 0,67 µkat/l».
Κατάλογος · Διεθνές Σύστημα Μονάδων
Ένα δελτίο για κάθε μέγεθος
Επτά θεμελιώδεις μονάδες, είκοσι δύο παράγωγες με δικό τους όνομα και το αρχείο των συστημάτων που έπαψαν να χρησιμοποιούνται. Καθεμιά έχει το δελτίο της: ορισμός, μετατροπή, όργανα, κανόνες γραφής. Σε 18 γλώσσες.