The enzym katalázy je jedním z nejúčinnějších známých enzymů, protože každý enzym může provádět téměř 800 000 katalytických událostí za sekundu. Klíčovou funkcí katalázy je ochrana buněk před peroxidem vodíku (H2Ó2) molekuly jejich přeměnou na kyslík (O2) a voda (H2Ó). H2Ó2 může poškodit DNA.
Kataláza je tvořena čtyřmi samostatnými částmi neboli monomery, které se obalují do enzymu ve tvaru činky. Každý monomer má katalytické centrum, které obsahuje molekulu hemu, která váže kyslík. Každý monomer také váže molekulu NADPH, která chrání samotný enzym před škodlivými účinky H2Ó2.
Kataláza funguje nejlépe při pH 7 a je velmi hojná v peroxisomech, což jsou sáčky uvnitř buňky, které štěpí toxické molekuly.
Struktura katalázy: Všechny čtyři jedna a jedna za všechny
Kataláza je čtyřsložkový enzym nebo tetramer. Čtyři monomery se omotají kolem sebe a vytvoří enzym ve tvaru činky. Každý monomer má čtyři domény nebo části podobné tělu, které dělají různé věci.
Druhá doména je ta, která obsahuje skupinu hemu. Třetí doména je známá jako obalová doména, což je místo, kde se čtyři monomery omotávají kolem sebe a tvoří tetramer.
Mnoho solných mostů, nebo iontové interakce mezi kladně a záporně nabitými postranními řetězci aminokyselin držte čtyři monomery pohromadě. Monomery se navzájem proplétají, čímž je enzym tetrameru velmi stabilní.
Nese nástroje
Každý monomer katalázového tetrameru obsahuje jednu hemovou skupinu. Hemové skupiny jsou diskovité molekuly, které mají ve středu atom železa, který váže kyslík. Hem je pohřben ve středu katalytické domény každého monomeru. Každý monomer katalázy také váže molekulu NADPH, ale na svém povrchu.
NADPH je tam, aby chránil enzym před H2Ó2 (peroxid vodíku) že to musí katalyzovat. H2Ó2 Molekula se může stát molekulou superoxidu, což jsou dva atomy kyslíku navzájem spojené, přičemž jeden z nich má navíc elektron, který je vysoce reaktivní - to znamená, že může interagovat s elektrony v chemických vazbách na jiné molekuly a rozbít je vazby.
Je to tak rychlé
Kyslíkové radikály, jako je H2Ó2, jsou produkovány normálními buněčnými procesy. Protože jsou pro buňku nebezpečné, musí být přeměněny na benigní molekuly.
Kataláza je jedním z nejrychlejších známých enzymů. Každý monomer v katalázovém tetrameru může provádět téměř 200 000 katalytických událostí za sekundu. Protože tetramer má čtyři monomery, může každý enzym katalázy provádět téměř 800 000 katalytických událostí za sekundu.
Kataláza potřebuje tuto úroveň účinnosti, protože H2Ó2 je pro buňku nebezpečný. Enzymy katalázy se hromadí v buňkách zvaných peroxizomy. Peroxisomy jsou vezikuly, které degradují molekuly toxické pro buňku, včetně kyslíkových radikálů, jako je H2Ó2.
Neutrální pH
Vědci studovali aktivitu katalázy při pH 7,4 a při 25 stupních Celsia (77 stupňů Fahrenheita). Optimální pH pro katalázovou reakci je kolem 7, takže jedním ze způsobů, jak vědci zastaví aktivitu katalázy ve zkumavce, je změna pH přidáním silné kyseliny nebo silné báze.
V buňce se kataláza hromadí v peroxisomech, které mají při měření v různých buňkách různé pH. Časopis „IUBMB Life“ uvádí, že bylo zjištěno, že peroxisomy mají pH v rozmezí od 5,8-6,0, 6,9-7,1 a 8,2.
Různé peroxisomy tedy mohou obsahovat různá množství katalázy nebo mohou katalázu zapínat a vypínat v závislosti na tom, jak regulují svou vnitřní hladinu pH.