Obsah
Katalázový enzým je jedným z najúčinnejších známych enzýmov, pretože každý enzým môže vykonávať takmer 800 000 katalytických udalostí za sekundu. Kľúčovou funkciou katalázy je ochrana buniek pred peroxidom vodíka (H2O2) molekuly ich konverziou na kyslík (O2) a vodou (H2O). H2O2 môže poškodiť DNA.
Kataláza je tvorená štyrmi jednotlivými časťami alebo monomérmi, ktoré sa obalujú do enzýmu v tvare činky. Každý monomér má katalytické centrum, ktoré obsahuje molekulu hem, ktorá viaže kyslík. Každý monomér tiež viaže molekulu NADPH, ktorá chráni samotný enzým pred škodlivými účinkami H2O2.
Kataláza funguje najlepšie pri pH 7 a je veľmi hojná v peroxizómoch, čo sú vrecká vo vnútri bunky, ktoré rozkladajú toxické molekuly.
Štruktúra katalázy: Všetci štyria a jeden pre všetkých
Kataláza je enzým pozostávajúci zo štyroch častí alebo tetramér. Štyri monoméry sa ovinujú okolo seba, aby vytvorili enzým v tvare činky. Každý monomér má štyri domény alebo časti tela podobné častiam tela, ktoré robia rôzne veci.
Druhou doménou je doména, ktorá obsahuje skupinu heme. Tretia doména je známa ako ovinovacia doména, ktorá je miestom, kde sa štyri monoméry ovinujú okolo seba, aby vytvorili tetramér.
Mnoho soľných mostíkov alebo iónových interakcií medzi pozitívne a negatívne nabitými bočnými reťazcami aminokyselín drží štyri monoméry pohromade. Monoméry sa vzájomne preplietajú, čo robí tetramérový enzým veľmi stabilným.
Prenáša nástroje
Každý monomér katetrázového tetraméru obsahuje jednu skupinu hem. Hémové skupiny sú molekuly tvaru disku, ktoré majú v strede atóm železa, ktorý viaže kyslík. Hém je pochovaný v strede katalytickej domény každého monoméru. Každý katalázový monomér tiež viaže molekulu NADPH, ale na svojom povrchu.
NADPH slúži na ochranu enzýmu pred H2O2 (peroxid vodíka), ktorý musí katalyzovať. H2O2 Molekula sa môže stať superoxidovou molekulou, ktorá je navzájom viazaná dvoma atómami kyslíka, pričom jeden z nich má extra reaktívny elektrón, ktorý je vysoko reaktívny - to znamená, že môže interagovať s elektrónmi v chemických väzbách na iné molekuly a tieto väzby prerušiť.
Je to tak rýchlo
Kyslíkové radikály ako H2O2sú produkované normálnymi bunkovými procesmi. Pretože sú pre bunku nebezpečné, musia sa premeniť na benígne molekuly.
Kataláza je jedným z najrýchlejšie známych enzýmov. Každý monomér v katalázovom tetraméri môže vykonávať takmer 200 000 katalytických udalostí za sekundu. Pretože tetramér má štyri monoméry, každý katalázový enzým môže robiť takmer 800 000 katalytických udalostí za sekundu.
Kataláza potrebuje túto úroveň účinnosti, pretože H2O2 je pre bunku nebezpečný. Enzýmy katalázy sa hromadí vo vreckách nazývaných peroxizómy v bunke. Peroxizómy sú vezikuly, ktoré degradujú molekuly, ktoré sú pre bunku toxické, vrátane kyslíkových radikálov, ako je H2O2.
Neutrálne pH
Vedci študovali aktivitu katalázy pri pH 7,4 a pri 25 ° C (77 stupňov Fahrenheita). Optimálne pH pre katalázovú reakciu je okolo 7, takže jedným zo spôsobov, ako výskumníci zastavia katalázovú aktivitu v skúmavke, je zmeniť pH pridaním silnej kyseliny alebo silnej bázy.
Kataláza sa v bunke hromadí v peroxizómoch, ktoré majú rôzne pH pri meraní v rôznych bunkách. Časopis „IUBMB Life“ uvádza, že sa zistilo, že peroxizómy majú pH v rozmedzí od 5,8 do 6,0, 6,9 až 7,1 a 8,2.
Rôzne peroxizómy teda môžu obsahovať rôzne množstvá katalázy alebo môžu zapnúť alebo vypnúť katalázu v závislosti od toho, ako regulujú svoju vnútornú hladinu pH.