Катал
Производная единица СИ · величина: каталитическая активность
01 · Определение
Катал — самая молодая единица СИ: её приняли в 1999 году, через пятьдесят лет после ньютона и почти через сорок после теслы. Больше в систему не добавляли ничего.
Один катал — превращение одного моля вещества в секунду. Единица описывает не количество фермента, а скорость, с которой он работает: два образца одинаковой массы могут отличаться по активности в разы, если один частично денатурировал. Величина огромна для биохимии — реальные значения лежат в микро- и нанокаталах, а в клинических анализах используют каталы на литр. До катала биохимики пользовались «единицами» U: микромоль в минуту, и переход на СИ занял два десятилетия, потому что нужно было переписать все референсные интервалы.
Один и тот же фермент даёт разные каталы при разной температуре, pH и концентрации субстрата. Поэтому активность всегда указывают с условиями измерения: 37 °C, pH 7,4, субстрат в избытке.
02 · Пересчёт
Введите активность — паспорт пересчитает
Единица U — микромоль в минуту — остаётся стандартом де-факто в каталогах реагентов и научных статьях. Клинические лаборатории перешли на каталы на литр, но многие бланки анализов до сих пор печатают U/l рядом.
Активность без указания условий — бессмысленное число. В клинической биохимии стандартом служат 37 °C и физиологический pH; при 25 °C тот же фермент даёт вдвое меньше каталов.
| Единица | Название | Значение | Где встречается |
|---|---|---|---|
| kat | катал, единица СИ | 1·10⁻⁶ | промышленность, ферментация |
| mkat | милликатал | 0,001 | препараты ферментов |
| µkat | микрокатал | 1 | клинические анализы |
| nkat | нанокатал | 1000 | пробирка, следовые количества |
| pkat | пикокатал | 1 000 000 | предел чувствительности |
| мкмоль/с | микромоль в секунду | 1 | то же, что µkat |
| U | единица активности, микромоль в минуту | 60 | бланки анализов, реактивы |
| mU | миллиединица | 60 000 | слабые активности |
| kU | килоединица | 0,06 | фасовка ферментов |
| моль/мин | моль в минуту | 6·10⁻⁵ | старые протоколы |
| kat | катал | 1·10⁻⁶ | современная единица |
Единица U держится в лабораториях потому, что переход на каталы требует заново установить референсные интервалы для каждого фермента. Шестнадцать с лишним нанокаталов — неудобное число для бланка.
03 · Порядки величин
от одной молекулы фермента до промышленного реактораАЛТ в норме — 0,67 µkat/l
04 · Приборы измерения
Чем измеряют каталы
Продукт реакции поглощает свет на своей длине волны: скорость роста оптической плотности прямо даёт каталы.
Девяносто шесть реакций сразу: прибор снимает кинетику в каждой лунке и считает активность по наклону кривой.
Автомат клинической лаборатории: сотни проб в час, термостатирование и вывод сразу в каталах на литр.
Если реакция выделяет кислоту, активность считают по расходу титранта: сколько щёлочи ушло на удержание pH.
05 · Правила записи
kat строчными — и всегда с условиями измерения
Символ пишется тремя строчными буквами: kat, не Kat и не KAT. Приставка встаёт перед ним: µkat, nkat. Активность фермента без температуры, pH и субстрата не сопоставима с другими измерениями, поэтому в протоколах их указывают рядом с числом.
В бланках анализов встречается «Ед/л» без пояснения — это единицы U на литр, а не каталы. Разница в 16,67 миллионов раз, и путаница в референсных интервалах опасна.
06 · Соседние единицы
Катал — моль в секунду, поэтому опирается на моль и секунду напрямую. Его размерность совпадает с скоростью реакции в химической кинетике, а деление на литр даёт концентрацию активности — то, что печатают в анализах крови.
Число оборотов фермента k(cat) — это активность, поделённая на количество молекул фермента: у карбоангидразы оно достигает миллиона реакций в секунду на молекулу.
07 · Исторический раздел
Чем мерили ферменты до катала
Микромоль субстрата в минуту. Международный стандарт биохимии, живой и сегодня в каталогах реагентов.
Своя единица для лигазы: определяется через обмен фосфата в АТФ. Одна из десятков «ведомственных» единиц.
Активность выражали через долю разложенного субстрата за фиксированное время. У каждой лаборатории была своя методика.
Международная федерация фармацевтов задавала свои единицы для пищеварительных ферментов в препаратах.
Единицу ввели ради медицины — и медицина её почти не приняла
Катал появился в СИ по прямому запросу Международной федерации клинической химии: врачам нужен был способ сравнивать результаты лабораторий разных стран. Но переход требовал заново установить референсные интервалы для десятков ферментов, перепрограммировать анализаторы и переучить персонал, поэтому большинство лабораторий продолжило печатать «Ед/л». Двадцать пять лет спустя катал остаётся единицей, обязательной в стандартах и редкой в бланках: строчка «АЛТ 40 Ед/л» встречается в тысячу раз чаще, чем «АЛТ 0,67 µkat/l».
Каталог · Международная система единиц
Паспорт на каждую величину
Семь базовых единиц, двадцать две производные с собственными именами и архив систем, вышедших из обращения. Каждая — отдельный лист: определение, размерность, пересчёт, приборы, правила записи. На 33 языках.