Katal
Afgeleide SI-eenheid · grootheid: katalytische activiteit
01 · Definitie
De katal is de jongste SI-eenheid: aangenomen in 1999, vijftig jaar na de newton en bijna een eeuw na de eerste pogingen enzymen te meten. Het is tevens de enige eenheid die niet door fysici maar op verzoek van clinici is ingevoerd.
Eén katal is de omzetting van één mol stof per seconde. De eenheid beschrijft niet de hoeveelheid enzym maar de snelheid waarmee het werkt: twee monsters van gelijke massa kunnen in activiteit meerdere malen verschillen als er één deels is gedenatureerd. De grootheid is enorm voor de biochemie — werkelijke waarden liggen in micro- en nanokatal, en klinische analyses gebruiken katal per liter. Vóór de katal gebruikten biochemici «eenheden» U: micromol per minuut, en de overgang naar het SI duurde twee decennia, omdat alle referentiewaarden herschreven moesten worden.
Eén en hetzelfde enzym geeft verschillende katal bij verschillende temperatuur, pH en substraatconcentratie. Daarom wordt de activiteit altijd met de meetomstandigheden vermeld: 37 °C, pH 7,4, substraat in overmaat.
02 · Omrekening
Voer een activiteit in — het blad rekent haar om
De eenheid U — een micromol per minuut — blijft de feitelijke standaard in catalogi van reagentia en in wetenschappelijke artikelen. Eén U is 16,67 nanokatal, een onhandig getal, en alleen dat heeft de overgang een kwarteeuw opgehouden.
Een activiteit zonder vermelde omstandigheden is een zinloos getal. In de klinische biochemie gelden 37 °C en fysiologische pH als standaard; bij 25 °C geeft hetzelfde enzym half zoveel katal.
| Eenheid | Naam | Waarde | Waar het voorkomt |
|---|---|---|---|
| kat | katal, SI-eenheid | 1·10⁻⁶ | industrie, fermentatie |
| mkat | millikatal | 0,001 | enzympreparaten |
| µkat | microkatal | 1 | klinische analyses |
| nkat | nanokatal | 1000 | reageerbuis, sporenhoeveelheden |
| pkat | picokatal | 1 000 000 | grens van de gevoeligheid |
| µmol/s | micromol per seconde | 1 | hetzelfde als µkat |
| U | eenheid van activiteit, micromol per minuut | 60 | uitslagen, reagentia |
| mU | millieenheid | 60 000 | zwakke activiteiten |
| kU | kilo-eenheid | 0,06 | verpakking van enzymen |
| mol/min | mol per minuut | 6·10⁻⁵ | oude protocollen |
| kat | katal | 1·10⁻⁶ | de huidige eenheid |
De eenheid U houdt zich in de laboratoria omdat overgaan op katal vereist dat voor elk enzym de referentiewaarden opnieuw worden vastgesteld. Zestien nanokatal en een beetje is een onhandig getal voor een uitslag.
03 · Ordes van grootte
van één enkel enzymmolecuul tot de industriële reactorALAT normaal — 0,67 µkat/l
04 · Meetinstrumenten
Waarmee katal worden gemeten
Het product van de reactie absorbeert licht bij zijn eigen golflengte: de snelheid waarmee de optische dichtheid stijgt geeft rechtstreeks de activiteit.
Zesennegentig reacties tegelijk: het apparaat neemt in elk putje de kinetiek op en berekent de activiteit uit de ophoping van het product.
Het werkpaard van het klinische laboratorium: honderden monsters per uur, thermostatering en uitvoer meteen in katal per liter — daar waar men de norm volgt.
Als de reactie zuur vrijmaakt, wordt de activiteit gemeten aan het verbruikte titreermiddel: hoeveel loog nodig was om de pH vast te houden.
05 · Schrijfregels
kat met kleine letters — en altijd met de meetomstandigheden
Het symbool wordt met drie kleine letters geschreven: kat, niet Kat en niet KAT. Het voorvoegsel staat ervoor: µkat, nkat. Een enzymactiviteit zonder temperatuur, pH en substraat is niet vergelijkbaar met andere metingen, daarom staan die in protocollen naast het getal.
Op uitslagen komt «U/l» voor zonder toelichting — dat zijn eenheden U per liter, geen katal. Het verschil is een factor 16,67 miljoen, en verwarring in de referentiewaarden is gevaarlijk.
06 · Naburige eenheden
De katal is een mol per seconde en steunt daarmee rechtstreeks op de mol en de seconde. Zijn dimensie valt samen met de reactiesnelheid in de chemische kinetiek, en deling door de liter geeft de activiteitsconcentratie — datgene wat op een bloeduitslag staat.
Het omzettingsgetal k(cat) is de activiteit gedeeld door het aantal enzymmoleculen: bij koolzuuranhydrase bereikt het een miljoen per seconde. De katal telt het hele monster, het omzettingsgetal één enkel molecuul.
07 · Historisch deel
Waarmee enzymen vóór de katal werden gemeten
Een micromol substraat per minuut. De internationale standaard van de biochemie, vandaag nog levend in catalogi van reagentia.
Een eigen eenheid voor de ligase: gedefinieerd via de fosfaatuitwisseling in ATP. Een van de tientallen «eigen» eenheden waarvan de biochemie nooit helemaal afscheid heeft genomen.
De activiteit werd uitgedrukt in de fractie substraat die in een vaste tijd werd afgebroken. Elk laboratorium had zijn eigen voorschrift, en de getallen waren zelfs tussen naburige instituten onvergelijkbaar.
De Internationale Farmaceutische Federatie stelde eigen eenheden vast voor verteringsenzymen in preparaten. Ze staan nog altijd op de verpakking van geneesmiddelen.
De eenheid werd ingevoerd voor de geneeskunde — en de geneeskunde nam haar nauwelijks over
De katal kwam in het SI op rechtstreeks verzoek van de Internationale Federatie voor Klinische Chemie: artsen hadden een manier nodig om uitslagen van laboratoria uit verschillende landen te vergelijken. Maar de overgang vereiste het opnieuw vaststellen van referentiewaarden voor tientallen enzymen, het herprogrammeren van analysers en het omscholen van personeel, dus de meeste laboratoria bleven «U/l» drukken. Vijfentwintig jaar later blijft de katal een eenheid die in normen verplicht is en op uitslagen zeldzaam: de regel «ALAT 40 U/l» komt duizend keer vaker voor dan «ALAT 0,67 µkat/l».
Catalogus · Internationaal Stelsel van Eenheden
Een fiche voor elke grootheid
Zeven basiseenheden, tweeëntwintig afgeleide met een eigen naam en het archief van stelsels die uit gebruik zijn geraakt. Elk heeft zijn eigen blad: definitie, omrekening, instrumenten, schrijfregels. In 18 talen.