Vsebina
Encim katalaz je eden najučinkovitejših znanih encimov, saj vsak encim lahko izvede skoraj 800.000 katalitičnih dogodkov na sekundo. Ključna funkcija katalaze je zaščita celic pred vodikovim peroksidom (H)2O2) molekule s pretvorbo v kisik (O2) in vode (H2O). H2O2 lahko poškodujejo DNK.
Katalazo tvorijo štirje posamezni deli ali monomeri, ki se ovijejo v encim v obliki palčk. Vsak monomer ima katalitično središče, ki vsebuje molekulo hema, ki veže kisik. Vsak monomer veže tudi molekulo NADPH, ki sam encim ščiti pred škodljivimi učinki H2O2.
Katalaza najbolje deluje pri pH 7 in je zelo bogata s peroksizomi, ki so vrečke znotraj celice, ki razgrajujejo strupene molekule.
Kataloška struktura: Vsi štirje eden in eden za vse
Katalaza je štiridelni encim ali tetramer. Štiri monomere se ovijejo drug proti drugemu, da tvorijo encim v obliki palčk. Vsak monomer ima štiri domene ali dele, podobne deli telesa, ki delajo različne stvari.
Druga domena je tista, ki vsebuje skupino heme. Tretja domena je znana kot ovojna domena, kjer se štirje monomeri ovijejo drug ob drugega, da tvorijo tetramer.
Številni solni mostovi ali ionske interakcije med pozitivnimi in negativno nabitimi aminokislinskimi stranskimi verigami držijo štiri monomere skupaj. Monomeri se pletejo okoli drugega, zaradi česar je encim tetramer zelo stabilen.
Nosi orodja
Vsak monomer katalaznega tetramera vsebuje eno skupino hema. Heme skupine so molekule v obliki diska, ki imajo v središču železov atom, ki veže kisik. Hem je zakopan sredi katalitične domene vsakega monomera. Vsak monomer katalaze veže tudi molekulo NADPH, vendar na svoji površini.
NADPH je tam, da zaščiti encim pred H2O2 (vodikov peroksid), ki ga mora katalizirati. An H2O2 molekula lahko postane superoksidna molekula, ki je dva atoma kisika, ki sta povezana drug z drugim, pri čemer ima eden dodatni elektron, ki je zelo reaktiven - kar pomeni, da lahko z drugimi elektroni komunicira z elektroni in prekine te vezi.
To je tako hitro
Kisik radikali, kot je H2O2, nastanejo po normalnih celičnih procesih. Ker so za celico nevarne, jih je treba pretvoriti v benigne molekule.
Katalaza je eden najhitrejših znanih encimov. Vsak monomer v katalaznem tetrameru lahko izvede skoraj 200.000 katalitičnih dogodkov na sekundo. Ker ima tetramer štiri monomere, lahko vsak encim katalaza opravi skoraj 800.000 katalitičnih dogodkov na sekundo.
Katalaza potrebuje to raven učinkovitosti, ker H2O2 je nevaren za celico. Encimi katalaze se kopičijo v vrečkah, imenovanih peroksisomi znotraj celice. Peroksizomi so vezikli, ki razgradijo molekule, ki so strupene za celico, vključno s kisikovimi radikali, kot je H2O2.
Nevtralni pH
Raziskovalci so preučevali aktivnost katalaze pri pH 7,4 in pri 25 stopinjah Celzija (77 stopinj Fahrenheita). Optimalni pH za katalazno reakcijo je okrog 7, zato eden od načinov, da raziskovalci ustavijo aktivnost katalaze v epruveti, spremeni pH z dodajanjem močne kisline ali močne baze.
Znotraj celice se katalaza nabira v peroksisomih, ki imajo različne vrednosti pH, če jih merimo v različnih celicah. Časopis "IUBMB Life" poroča, da so ugotovili, da imajo peroksizomi pH vrednosti od 5,8-6,0, 6,9-7,1 in 8,2.
Tako lahko različni peroksizomi vsebujejo različne količine katalaze ali pa lahko katalazo vklopijo ali izklopijo, odvisno od tega, kako uravnavajo svojo notranjo pH vrednost.