Katal
Pochodna jednostka SI · wielkość: aktywność katalityczna
01 · Definicja
Katal to najmłodsza jednostka SI: przyjęto ją w 1999 roku, pięćdziesiąt lat po niutonie i prawie sto lat po pierwszych próbach mierzenia enzymów. Jest też jedyną jednostką wprowadzoną nie przez fizyków, lecz na wniosek klinicystów.
Jeden katal to przemiana jednego mola substancji na sekundę. Jednostka opisuje nie ilość enzymu, lecz szybkość, z jaką pracuje: dwie próbki tej samej masy mogą różnić się aktywnością wielokrotnie, jeśli jedna częściowo uległa denaturacji. Wielkość jest dla biochemii ogromna — rzeczywiste wartości leżą w mikro- i nanokatalach, a w analizach klinicznych używa się katali na litr. Przed katalem biochemicy posługiwali się «jednostkami» U: mikromol na minutę, a przejście na SI zajęło dwie dekady, bo trzeba było przepisać wszystkie zakresy referencyjne.
Ten sam enzym daje różne katale przy różnej temperaturze, pH i stężeniu substratu. Dlatego aktywność podaje się zawsze z warunkami pomiaru: 37 °C, pH 7,4, substrat w nadmiarze.
02 · Przeliczanie
Wpisz aktywność — karta ją przeliczy
Jednostka U — mikromol na minutę — pozostaje standardem de facto w katalogach odczynników i artykułach naukowych. Jeden U to 16,67 nanokatala, liczba niewygodna, i samo to hamowało przejście przez ćwierć wieku.
Aktywność bez podania warunków to liczba bez sensu. W biochemii klinicznej standardem są 37 °C i fizjologiczne pH; w 25 °C ten sam enzym daje o połowę mniej katali.
| Jednostka | Nazwa | Wartość | Gdzie występuje |
|---|---|---|---|
| kat | katal, jednostka SI | 1·10⁻⁶ | przemysł, fermentacja |
| mkat | milikatal | 0,001 | preparaty enzymów |
| µkat | mikrokatal | 1 | analizy kliniczne |
| nkat | nanokatal | 1000 | probówka, ilości śladowe |
| pkat | pikokatal | 1 000 000 | granica czułości |
| µmol/s | mikromol na sekundę | 1 | to samo co µkat |
| U | jednostka aktywności, mikromol na minutę | 60 | wyniki badań, odczynniki |
| mU | milijednostka | 60 000 | słabe aktywności |
| kU | kilojednostka | 0,06 | konfekcjonowanie enzymów |
| mol/min | mol na minutę | 6·10⁻⁵ | stare protokoły |
| kat | katal | 1·10⁻⁶ | jednostka dzisiejsza |
Jednostka U trzyma się w laboratoriach, bo przejście na katale wymaga ponownego ustalenia zakresów referencyjnych dla każdego enzymu. Szesnaście nanokatali z okładem to niewygodna liczba na wyniku.
03 · Rzędy wielkości
od jednej cząsteczki enzymu po przemysłowy reaktorALT w normie — 0,67 µkat/l
04 · Przyrządy pomiarowe
Czym mierzy się katale
Produkt reakcji pochłania światło na własnej długości fali: szybkość wzrostu gęstości optycznej wprost daje aktywność.
Dziewięćdziesiąt sześć reakcji naraz: przyrząd zbiera kinetykę w każdym dołku i liczy aktywność z narastania produktu.
Koń roboczy laboratorium klinicznego: setki próbek na godzinę, termostatowanie i wynik od razu w katalach na litr — tam, gdzie trzyma się normy.
Jeśli reakcja wydziela kwas, aktywność mierzy się zużyciem titranta: ile zasady poszło na utrzymanie pH.
05 · Zasady zapisu
kat małymi literami — i zawsze z warunkami pomiaru
Symbol pisze się trzema małymi literami: kat, nie Kat i nie KAT. Przedrostek stoi przed nim: µkat, nkat. Aktywność enzymu bez temperatury, pH i substratu nie jest porównywalna z innymi pomiarami, dlatego w protokołach podaje się je obok liczby.
W wynikach spotyka się «U/l» bez wyjaśnienia — to jednostki U na litr, a nie katale. Różnica wynosi 16,67 miliona razy, a pomylenie zakresów referencyjnych jest niebezpieczne.
06 · Jednostki sąsiednie
Katal to mol na sekundę, więc opiera się wprost na molu i sekundzie. Jego wymiar pokrywa się z szybkością reakcji w kinetyce chemicznej, a podzielenie przez litr daje stężenie aktywności — to, co drukuje się w badaniu krwi.
Liczba obrotów k(cat) to aktywność podzielona przez liczbę cząsteczek enzymu: dla anhydrazy węglanowej sięga miliona na sekundę. Katal liczy całą próbkę, liczba obrotów jedną cząsteczkę.
07 · Dział historyczny
Czym mierzono enzymy przed katalem
Mikromol substratu na minutę. Międzynarodowy standard biochemii, żywy i dziś w katalogach odczynników.
Własna jednostka dla ligazy: określana przez wymianę fosforanu w ATP. Jedna z dziesiątek jednostek «resortowych», z którymi biochemia nigdy się do końca nie rozstała.
Aktywność wyrażano przez ułamek substratu rozłożonego w ustalonym czasie. Każde laboratorium miało własną procedurę, a liczby nie były porównywalne nawet między sąsiednimi instytutami.
Międzynarodowa Federacja Farmaceutyczna ustalała własne jednostki dla enzymów trawiennych w preparatach. Do dziś widnieją na opakowaniach leków.
Jednostkę wprowadzono dla medycyny — a medycyna prawie jej nie przyjęła
Katal wszedł do SI na bezpośredni wniosek Międzynarodowej Federacji Chemii Klinicznej: lekarze potrzebowali sposobu porównywania wyników z laboratoriów różnych krajów. Ale przejście wymagało ponownego ustalenia zakresów referencyjnych dla dziesiątek enzymów, przeprogramowania analizatorów i przeszkolenia personelu, więc większość laboratoriów dalej drukowała «U/l». Dwadzieścia pięć lat później katal pozostaje jednostką obowiązkową w normach i rzadką w wynikach: wiersz «ALT 40 U/l» pojawia się tysiąc razy częściej niż «ALT 0,67 µkat/l».
Katalog · Międzynarodowy Układ Jednostek
Karta dla każdej wielkości
Siedem jednostek podstawowych, dwadzieścia dwie pochodne z własnymi nazwami i archiwum układów, które wyszły z użycia. Każda ma swoją kartę: definicja, przeliczanie, przyrządy, zasady zapisu. W 18 językach.