Sadržaj
Enzim katalaz jedan je od najučinkovitijih poznatih enzima jer svaki enzim može izvesti gotovo 800 000 katalitičkih događaja u sekundi. Ključna funkcija katalaze je zaštita stanica od vodikovog peroksida (H2O2) molekula pretvarajući ih u kisik (O2) i vode (H2O). H2O2 može oštetiti DNK.
Katalazu stvaraju četiri pojedinačna dijela, ili monomera, koji se omotaju enzimom u obliku bučice. Svaki monomer ima katalitički centar koji sadrži molekulu hema, koja veže kisik. Svaki monomer veže i molekulu NADPH, koja štiti sam enzim od štetnog djelovanja H2O2.
Katalaza najbolje djeluje pri pH od 7, a bogata je peroksisomima, koji su vrećice unutar stanice koja razgrađuju toksične molekule.
Kataloška struktura: Sve četiri jedno i jedno za sve
Katalaza je četverodijelni enzim, odnosno tetramer. Četiri monomera se omotavaju jedan oko drugog kako bi tvorili enzim u obliku bučice. Svaki monomer ima četiri domene ili dijelove poput tijela koji rade različite stvari.
Druga domena je ona koja sadrži heme grupu. Treća domena poznata je kao domena za omatanje, gdje se četiri monomera omotaju jedan oko drugog i tvore tetramer.
Mnogi solni mostovi ili ionske interakcije između pozitivno i negativno nabijenih bočnih lanaca aminokiselina drže četiri monomera zajedno. Monomeri se pletu jedan oko drugog, čineći enzim tetramer vrlo stabilnim.
Nosi alate
Svaki monomer katalaznog tetramera sadrži jednu skupinu hemea. Heme grupe su molekule u obliku diska koji u sredini imaju atom željeza koji veže kisik. Heme je zakopan u sredini katalitičke domene svakog monomera. Svaki monomer katalaze također veže molekulu NADPH, ali na svojoj površini.
NADPH je tu da zaštiti enzim od H2O2 (vodikov peroksid) koji mora katalizirati. An H2O2 molekula može postati molekula superoksida, koja su dva atoma kisika vezana međusobno, a jedan od njih ima dodatni elektron koji je vrlo reaktivan - što znači da može komunicirati s elektronima u kemijskim vezama na drugim molekulama i razbiti te veze.
To je tako brzo
Kisik radikali, poput H2O2, nastaju normalnim staničnim procesima. Budući da su opasne za stanicu, moraju se pretvoriti u benigne molekule.
Katalaza je jedan od najbržih poznatih enzima. Svaki monomer u katalaznom tetrameru može izvesti gotovo 200 000 katalitičkih događaja u sekundi. Budući da tetramer ima četiri monomera, svaki enzim katalaze može provesti gotovo 800 000 katalitičkih događaja u sekundi.
Katalazi je potrebna ova razina učinkovitosti jer H2O2 opasno je za stanicu. Enzimi katalaze nakupljaju se u vrećicama zvanim peroksisomi unutar stanice. Peroksizomi su vezikule koje razgrađuju toksične stanice za stanice, uključujući kisikove radikale poput H2O2.
Neutralni pH
Istraživači su proučavali aktivnost katalaze pri pH od 7,4 i na 25 Celzijevih stupnjeva (77 stupnjeva Farenhajta). Optimalni pH za reakciju katalaze je oko 7, tako da jedan od načina da istraživači zaustave aktivnost katalaze u epruveti je promjena pH dodavanjem jake kiseline ili jake baze.
Unutar stanice katalaza se akumulira u peroksisomima, koji imaju različite pH vrijednosti ako se mjere u različitim stanicama. Časopis "IUBMB Life" objavio je da je za peroksisome utvrđeno da imaju pH u rasponu od 5,8-6,0, 6,9-7,1 i 8,2.
Dakle, različiti peroksizomi mogu sadržavati različite količine katalaze ili mogu uključiti ili isključiti katalazu ovisno o načinu reguliranja njihove unutarnje pH vrijednosti.