Katal
Đơn vị dẫn xuất SI · đại lượng: hoạt độ xúc tác
01 · Định nghĩa
Katal là đơn vị trẻ nhất của SI: được thông qua năm 1999, năm mươi năm sau newton và gần một thế kỷ sau những nỗ lực đầu tiên đo enzyme. Nó cũng là đơn vị duy nhất được đưa vào không phải bởi các nhà vật lý mà theo yêu cầu của các bác sĩ lâm sàng.
Một katal là sự chuyển hoá một mol chất trong một giây. Đơn vị này không mô tả lượng enzyme mà mô tả tốc độ nó làm việc: hai mẫu cùng khối lượng có thể chênh nhau nhiều lần về hoạt độ nếu một mẫu đã biến tính một phần. Với hoá sinh, đại lượng này lớn khủng khiếp — các giá trị thực nằm ở micrôkatal và nanokatal, còn xét nghiệm lâm sàng dùng katal trên lít. Trước katal, các nhà hoá sinh dùng «đơn vị» U: micrômol trên phút, và việc chuyển sang SI mất hai thập kỷ, bởi phải viết lại toàn bộ khoảng tham chiếu.
Cùng một enzyme cho những katal khác nhau ở nhiệt độ, pH và nồng độ cơ chất khác nhau. Vì thế hoạt độ luôn được nêu kèm điều kiện đo: 37 °C, pH 7,4, cơ chất dư.
02 · Quy đổi
Nhập một hoạt độ — phiếu sẽ quy đổi
Đơn vị U — một micrômol trên phút — vẫn là chuẩn trên thực tế trong các danh mục hoá chất và bài báo khoa học. Một U bằng 16,67 nanokatal, một con số bất tiện, và chỉ riêng điều đó đã hãm bước chuyển suốt một phần tư thế kỷ.
Một hoạt độ không nêu điều kiện là con số vô nghĩa. Trong hoá sinh lâm sàng, chuẩn là 37 °C và pH sinh lý; ở 25 °C cùng enzyme ấy chỉ cho một nửa số katal.
| Đơn vị | Tên | Giá trị | Gặp ở đâu |
|---|---|---|---|
| kat | katal, đơn vị SI | 1·10⁻⁶ | công nghiệp, lên men |
| mkat | milikatal | 0,001 | chế phẩm enzyme |
| µkat | micrôkatal | 1 | các xét nghiệm lâm sàng |
| nkat | nanokatal | 1000 | ống nghiệm, lượng vết |
| pkat | picokatal | 1 000 000 | giới hạn độ nhạy |
| µmol/s | micrômol trên giây | 1 | giống như µkat |
| U | đơn vị hoạt độ, micrômol trên phút | 60 | phiếu kết quả, hoá chất |
| mU | miliđơn vị | 60 000 | hoạt độ yếu |
| kU | kilôđơn vị | 0,06 | đóng gói enzyme |
| mol/min | mol trên phút | 6·10⁻⁵ | biên bản cũ |
| kat | katal | 1·10⁻⁶ | đơn vị ngày nay |
Đơn vị U trụ lại trong phòng thí nghiệm bởi chuyển sang katal đòi hỏi thiết lập lại khoảng tham chiếu cho từng enzyme. Mười sáu nanokatal và một chút là con số vụng về cho một phiếu kết quả.
03 · Bậc độ lớn
từ một phân tử enzyme đến lò phản ứng công nghiệpALT bình thường — 0,67 µkat/l
04 · Dụng cụ đo
Katal được đo bằng gì
Sản phẩm của phản ứng hấp thụ ánh sáng ở bước sóng riêng của nó: tốc độ tăng của mật độ quang cho ngay hoạt độ.
Chín mươi sáu phản ứng cùng lúc: thiết bị ghi động học ở từng giếng và tính hoạt độ từ sự tích luỹ sản phẩm.
Con ngựa kéo của phòng xét nghiệm lâm sàng: hàng trăm mẫu mỗi giờ, ổn nhiệt và kết quả ra thẳng bằng katal trên lít — ở nơi người ta theo tiêu chuẩn.
Nếu phản ứng giải phóng axit, hoạt độ được đo bằng lượng dung dịch chuẩn độ đã dùng: bao nhiêu kiềm để giữ pH.
05 · Quy tắc viết
kat viết thường — và luôn kèm điều kiện đo
Ký hiệu viết bằng ba chữ thường: kat, không phải Kat và cũng không phải KAT. Tiền tố đặt phía trước: µkat, nkat. Một hoạt độ enzyme mà không nêu nhiệt độ, pH và cơ chất thì không so sánh được với các phép đo khác, vì thế trong biên bản người ta ghi chúng bên cạnh con số.
Trên phiếu kết quả có «U/l» mà không giải thích — đó là đơn vị U trên lít, không phải katal. Chênh lệch là 16,67 triệu lần, và lẫn lộn khoảng tham chiếu là nguy hiểm.
06 · Các đơn vị lân cận
Katal là một mol trên giây, nên nó tựa thẳng vào mol và giây. Thứ nguyên của nó trùng với tốc độ phản ứng trong động hoá học, và chia cho lít thì được nồng độ hoạt độ — chính thứ được in trên phiếu xét nghiệm máu.
Số vòng quay k(cat) là hoạt độ chia cho số phân tử enzyme: ở carbonic anhydrase nó đạt một triệu mỗi giây. Katal đếm cả mẫu, số vòng quay đếm một phân tử duy nhất.
07 · Phần lịch sử
Trước katal người ta đo enzyme bằng gì
Một micrômol cơ chất trên phút. Chuẩn quốc tế của hoá sinh, đến nay vẫn sống trong các danh mục hoá chất.
Một đơn vị riêng cho ligase: định nghĩa qua trao đổi phosphate trong ATP. Một trong hàng chục đơn vị «nhà làm» mà hoá sinh chưa bao giờ rời bỏ hẳn.
Hoạt độ được biểu diễn qua phần cơ chất bị phân giải trong một thời gian cố định. Mỗi phòng thí nghiệm có quy trình riêng, và các con số không so sánh được ngay cả giữa những viện kề nhau.
Liên đoàn Dược phẩm Quốc tế đặt đơn vị riêng cho các enzyme tiêu hoá trong chế phẩm. Chúng vẫn còn trên vỏ hộp thuốc.
Đơn vị được đưa vào vì y học — và y học hầu như không tiếp nhận nó
Katal vào SI theo yêu cầu trực tiếp của Liên đoàn Hoá học Lâm sàng Quốc tế: các bác sĩ cần cách so sánh kết quả của phòng thí nghiệm ở những nước khác nhau. Nhưng bước chuyển đòi hỏi thiết lập lại khoảng tham chiếu cho hàng chục enzyme, lập trình lại máy phân tích và đào tạo lại nhân viên, nên phần lớn phòng thí nghiệm vẫn tiếp tục in «U/l». Hai mươi lăm năm sau, katal vẫn là đơn vị bắt buộc trong tiêu chuẩn và hiếm trên phiếu kết quả: dòng «ALT 40 U/l» xuất hiện nhiều gấp nghìn lần so với «ALT 0,67 µkat/l».
Danh mục · Hệ đơn vị quốc tế
Mỗi đại lượng một phiếu
Bảy đơn vị cơ bản, hai mươi hai đơn vị dẫn xuất có tên riêng, và kho lưu những hệ đã thôi được dùng. Mỗi đơn vị có phiếu của mình: định nghĩa, quy đổi, thiết bị, quy tắc viết. Bằng 36 thứ tiếng.