katal
Főnév
katal (tsz. katals)
- (informatika) A katal (jele: kat) a katalitikus aktivitás mértékegysége a Nemzetközi Mértékegységrendszerben (SI). A katal azokat a biológiai vagy kémiai rendszereket jellemzi, amelyek reakciókat gyorsítanak, vagyis katalizátorokat. Leggyakrabban az enzimek és más biokatalizátorok aktivitásának mérésére használják, különösen orvosi laboratóriumokban, biokémiában, klinikai diagnosztikában és gyógyszerfejlesztésben.
1. A katal definíciója
A katal SI-definíciója:
Egy rendszer katalitikus aktivitása 1 katal, ha az adott katalizátor 1 másodperc alatt 1 mol szubsztrátot alakít át.
Képlettel:
Ez azt jelenti, hogy egy 1 katalos enzim vagy katalizátor olyan erősségű, hogy másodpercenként 1 mol reaktánst képes termékké átalakítani az adott reakcióban.
2. A katal története és bevezetése
A katalt viszonylag későn, csak 1999-ben fogadta el hivatalosan az SI-egységrendszer részeként a Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Bizottság (CIPM). Addig a katalitikus aktivitásra nem volt egységes SI-alapú mértékegység – a nem SI-egységű „enzimegységek” (U vagy IU) voltak használatban.
A katal bevezetése a klinikai laboratóriumok standardizálását célozta, hogy a világ különböző részein végzett mérések összehasonlíthatók legyenek.
3. Katal vs. enzimaktivitási egységek
A katal mellett továbbra is használják a hagyományos enzimegységet (jelölése: U vagy IU):
- 1 U (unit) = az az enzimaktivitás, amely 1 µmol szubsztrátot alakít át 1 perc alatt
- 1 U = 1 μmol/min = 1 × 10⁻⁶ mol / 60 s = 1,667 × 10⁻⁸ kat
Ez alapján:
Ez azt jelenti, hogy a katal nagy egység, ezért gyakorlati alkalmazásokban általában a millikatal (mkat) vagy mikrokatal (μkat) használatos.
4. Mire használjuk a katalt?
A katalitikus aktivitás mérésének célja, hogy meghatározza egy enzim, ipari katalizátor vagy más reakciógyorsító hatását.
Területek:
- Klinikai laboratóriumok: vérben, szérumban mérik pl. a májenzimek, szívenzimek aktivitását.
- Gyógyszeripar: enzimgátlók vagy enzimaktivátorok hatásának mérése.
- Biotechnológia: ipari fermentációk enzimreakcióinak optimalizálása.
- Kémiai ipar: heterogén/homogén katalizátorok hatékonyságának mérése.
5. Példák a katal alkalmazására
Orvosi laborvizsgálatok
- ALT (alanin-aminotranszferáz) – májkárosodás indikátora
- CK (kreatin-kináz) – izomsérülések, infarktus
- LDH (laktát-dehidrogenáz) – sejtkárosodás indikátora
Ezeket gyakran μkat/L vagy nkat/L egységben adják meg a laborleleteken.
Példa:
- ALT = 0,5 μkat/L: azt jelenti, hogy literenként 0,5 mikromól szubsztrát alakul át másodpercenként.
6. Számítási példa
Tegyük fel, hogy egy vizsgált enzim 0,25 mol szubsztrátot alakít át 50 másodperc alatt.
Katalitikus aktivitása:
Ez azt jelenti, hogy a katalizátor aktivitása 5 millikatal.
7. Katal kapcsolata más mennyiségekkel
A katal mértékegysége mol/s, de ez nem keverendő össze a moláris sebességgel, ami általában koncentrációváltozást (pl. mol/L/s) fejez ki.
Katal:
- csak a reakció sebességét méri adott katalizátor jelenlétében,
- nem mond semmit a reakció mechanizmusáról vagy végtermékéről.
8. Prefixumok a katalhoz
A katal nagy egység, így általában prefixumokkal együtt használjuk:
| Prefixum | Jel | Érték | Alkalmazás |
|---|---|---|---|
| millikatal | mkat | gyakori klinikai egység | |
| mikrokatal | µkat | vérvizsgálatok | |
| nanokatal | nkat | biokémiai kísérletek |
9. Katalitikus aktivitás mérése
Feltételek:
- pontos hőmérséklet, pH és ionkoncentráció,
- ismert szubsztrátkoncentráció,
- reakciótermék kimutatható legyen (pl. spektrofotometria).
A mérés lehet folyamatos (valós idejű) vagy végpontmérés (idő lejárta után).
10. Összefoglalás
A katal (kat) a katalitikus aktivitás SI-mértékegysége, amely megmutatja, hogy egy rendszer másodpercenként hány mol szubsztrátot képes termékké alakítani. A katal az enzimek, biokatalizátorok és ipari reakciók sebességének összehasonlítására szolgál. Bár hivatalos SI-egység, a gyakorlatban inkább kisebb egységei (mkat, μkat) használatosak.
A katal biztosítja a globális egységesítést a laboratóriumi diagnosztikában, gyógyszerfejlesztésben és kémiai technológiákban. Az egység lehetővé teszi az eltérő laboratóriumok és kísérletek összehasonlíthatóságát, és kulcsszerepe van a metabolizmus, fermentáció és gyógyszerhatásosság megértésében.
