Katal
Unità SI derivata · grandezza: attività catalitica
01 · Definizione
Il katal è l’unità più giovane del SI: adottata nel 1999, cinquant’anni dopo il newton e quasi un secolo dopo i primi tentativi di misurare gli enzimi. È anche l’unica unità introdotta non dai fisici ma su richiesta dei clinici.
Un katal è la trasformazione di una mole di sostanza al secondo. L’unità non descrive la quantità di enzima ma la velocità con cui lavora: due campioni di uguale massa possono differire più volte in attività se uno si è in parte denaturato. La grandezza è enorme per la biochimica — i valori reali stanno nei micro e nanokatal, e le analisi cliniche usano katal per litro. Prima del katal i biochimici usavano le «unità» U: micromoli al minuto, e il passaggio al SI ha richiesto due decenni, perché bisognava riscrivere tutti gli intervalli di riferimento.
Uno stesso enzima dà katal diversi a temperatura, pH e concentrazione di substrato diversi. Per questo l’attività si indica sempre con le condizioni di misura: 37 °C, pH 7,4, substrato in eccesso.
02 · Conversione
Inserisci un’attività — la scheda la convertirà
L’unità U — una micromole al minuto — resta lo standard di fatto nei cataloghi di reagenti e negli articoli scientifici. Un U vale 16,67 nanokatal, un numero scomodo, e questo da solo ha frenato la transizione per un quarto di secolo.
Un’attività senza condizioni indicate è un numero privo di senso. In biochimica clinica lo standard sono 37 °C e pH fisiologico; a 25 °C lo stesso enzima dà la metà dei katal.
| Unità | Nome | Valore | Dove si incontra |
|---|---|---|---|
| kat | katal, unità del SI | 1·10⁻⁶ | industria, fermentazione |
| mkat | millikatal | 0,001 | preparati di enzimi |
| µkat | microkatal | 1 | analisi cliniche |
| nkat | nanokatal | 1000 | provetta, quantità in tracce |
| pkat | picokatal | 1 000 000 | limite di sensibilità |
| µmol/s | micromole al secondo | 1 | lo stesso di µkat |
| U | unità di attività, micromole al minuto | 60 | referti, reagenti |
| mU | milliunità | 60 000 | attività deboli |
| kU | chilounità | 0,06 | confezionamento di enzimi |
| mol/min | mole al minuto | 6·10⁻⁵ | vecchi protocolli |
| kat | katal | 1·10⁻⁶ | l’unità odierna |
L’unità U si mantiene nei laboratori perché passare ai katal impone di ristabilire gli intervalli di riferimento di ogni enzima. Sedici nanokatal e spiccioli è un numero scomodo per un referto.
03 · Ordini di grandezza
da una singola molecola di enzima al reattore industrialeALT nella norma — 0,67 µkat/l
04 · Strumenti di misura
Con che cosa si misurano i katal
Il prodotto della reazione assorbe luce alla propria lunghezza d’onda: la velocità con cui cresce la densità ottica dà direttamente l’attività.
Novantasei reazioni in una volta: lo strumento registra la cinetica in ogni pozzetto e calcola l’attività dall’accumulo del prodotto.
Il cavallo da tiro del laboratorio clinico: centinaia di campioni all’ora, termostatazione e uscita direttamente in katal per litro — dove si segue la norma.
Se la reazione libera acido, l’attività si misura dal titolante consumato: quanta base è servita per tenere il pH.
05 · Regole di scrittura
kat in minuscolo — e sempre con le condizioni di misura
Il simbolo si scrive con tre minuscole: kat, non Kat né KAT. Il prefisso sta davanti: µkat, nkat. Un’attività enzimatica senza temperatura, pH e substrato non è confrontabile con altre misure, perciò nei protocolli le si indica accanto al numero.
Nei referti si incontra «U/l» senza spiegazione — sono unità U per litro, non katal. La differenza è di 16,67 milioni di volte, e confondere gli intervalli di riferimento è pericoloso.
06 · Unità vicine
Il katal è una mole al secondo, quindi poggia direttamente sulla mole e sul secondo. La sua dimensione coincide con la velocità di reazione nella cinetica chimica, e la divisione per il litro dà la concentrazione di attività — ciò che si stampa in un’analisi del sangue.
base SI
mol / s
in un’analisi del sangue
Il numero di turnover k(cat) è l’attività divisa per il numero di molecole di enzima: nell’anidrasi carbonica arriva a un milione al secondo. Il katal conta l’intero campione, il numero di turnover una singola molecola.
07 · Sezione storica
Con che cosa si misuravano gli enzimi prima del katal
Una micromole di substrato al minuto. Lo standard internazionale della biochimica, vivo ancora oggi nei cataloghi di reagenti.
Un’unità propria per la ligasi: definita attraverso lo scambio di fosfato nell’ATP. Una delle decine di unità «di casa» da cui la biochimica non si è mai del tutto separata.
L’attività si esprimeva con la frazione di substrato degradata in un tempo fisso. Ogni laboratorio aveva la propria procedura, e i numeri non erano confrontabili nemmeno tra istituti vicini.
La Federazione farmaceutica internazionale fissava unità proprie per gli enzimi digestivi nei preparati. Compaiono ancora sulle confezioni dei medicinali.
L’unità fu introdotta per la medicina — e la medicina quasi non l’ha accolta
Il katal è entrato nel SI su richiesta diretta della Federazione internazionale di chimica clinica: i medici avevano bisogno di confrontare i risultati di laboratori di paesi diversi. Ma la transizione richiedeva di ristabilire gli intervalli di riferimento per decine di enzimi, riprogrammare gli analizzatori e riaddestrare il personale, perciò la maggior parte dei laboratori ha continuato a stampare «U/l». Venticinque anni dopo il katal resta un’unità obbligatoria nelle norme e rara nei referti: la riga «ALT 40 U/l» ricorre mille volte più spesso di «ALT 0,67 µkat/l».
Catalogo · Sistema internazionale di unità
Una scheda per ogni grandezza
Sette unità di base, ventidue derivate con nome proprio e l’archivio dei sistemi usciti d’uso. Ognuna ha la sua scheda: definizione, conversione, strumenti, regole di scrittura. In 36 lingue.