كيف تؤثر درجة الحرارة على نشاط إنزيم الكاتلاز؟

بيروكسيد الهيدروجين هو نتيجة ثانوية للعديد من العمليات البيولوجية ، ولتكسير هذا الجزيء ، يستخدم الجسم إنزيمًا يسمى الكاتلاز. مثل معظم الإنزيمات ، يعتمد نشاط الكاتلاز بشكل كبير على درجة الحرارة. يكون Catalase أكثر فاعلية عند درجة حرارة مثالية ، مع إجراء تحفيز أقل من الأمثل في درجات حرارة أعلى أو أكثر برودة.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

يعمل Catalase بشكل أفضل عند حوالي 37 درجة مئوية - حيث تصبح درجة الحرارة أكثر دفئًا أو برودة من ذلك ، ستنخفض قدرته على العمل.

يعتبر بيروكسيد الهيدروجين سامًا لمعظم الكائنات الحية. ومع ذلك ، يمكن للعديد من الكائنات الحية تقسيمها إلى منتجات أقل تفاعلًا من خلال استخدام الكاتلاز. يستطيع جزيء واحد من إنزيم الكاتلاز تفكيك 40 مليون جزيء من بيروكسيد الهيدروجين إلى ماء وأكسجين في ثانية واحدة. يمكن ملاحظة هذا التفاعل في عينة الأنسجة التي تحتوي على الكاتلاز وإضافة بيروكسيد الهيدروجين. يمكن رؤية نتائج التفاعل على أنها تشكل فقاعات من الأكسجين.

يتكون إنزيم الكاتلاز من أربع سلاسل متعددة الببتيد ، تحتوي كل سلسلة على أكثر من 500 حمض أميني. تسمح المجموعات الأربع المحتوية على الحديد في Catalase بالتفاعل مع جزيئات بيروكسيد الهيدروجين. عندما يدخل بيروكسيد الهيدروجين الموقع النشط لإنزيم الكاتلاز ، فإنه يتفاعل مع اثنين من الأحماض الأمينية ، مما يتسبب في انتقال البروتون بين ذرات الأكسجين. يشكل هذا جزيء ماء جديدًا ، ثم تتفاعل ذرة الأكسجين المحررة مع جزيء آخر من بيروكسيد الهيدروجين لتكوين الماء وجزيء الأكسجين.

تتأثر تأثيرات الكاتلاز ، مثلها مثل جميع الإنزيمات ، بالحرارة المحيطة. تؤثر درجة الحرارة على كل من بنية الكاتلاز نفسه والروابط الهيدروجينية المصممة للانقسام. مع ارتفاع درجة الحرارة نحو النقطة المثلى ، تتحلل روابط الهيدروجين ، مما يسهل على الكاتلاز العمل على جزيئات بيروكسيد الهيدروجين. إذا زادت درجة الحرارة إلى ما بعد النقطة المثلى ، فإن الإنزيم يفسد ويتعطل بنيته. في البشر ، درجة الحرارة المثلى للكاتالاز هي 37 درجة مئوية.

على الرغم من قدرتها على تحطيم جزيء سام مثل بيروكسيد الهيدروجين قد يجعل الكاتلاز يبدو كذلك سلعة لا غنى عنها ، فالفئران المهندسة للتطوير بدون الكاتلاز لها جسم طبيعي مظهر خارجي. أشارت بعض الأبحاث إلى أن نقص الكاتلاز يمكن أن يؤدي إلى الإصابة بمرض السكري من النوع 2. يبدو أن بعض الجزيئات الأخرى داخل الكائنات الحية قادرة على تكسير بيروكسيد الهيدروجين بشكل كافٍ - بما يكفي للحفاظ على الحياة. كما أن الطبيعة السامة لبيروكسيد الهيدروجين تجعله مطهرًا قويًا.