Το υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι το υποπροϊόν πολλών βιολογικών διεργασιών, και για να διασπάσει αυτό το μόριο, το σώμα χρησιμοποιεί ένα ένζυμο που ονομάζεται καταλάση. Όπως τα περισσότερα ένζυμα, η δραστικότητα της καταλάσης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη θερμοκρασία. Η καταλάση είναι πιο αποτελεσματική σε βέλτιστη θερμοκρασία, με λιγότερο από τη βέλτιστη κατάλυση να λαμβάνει χώρα σε θερμότερες ή ψυχρότερες θερμοκρασίες.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Η καταλάση λειτουργεί καλύτερα στους 37 βαθμούς Κελσίου - καθώς η θερμοκρασία γίνεται πιο ζεστή ή πιο κρύα από αυτήν, η ικανότητά της να λειτουργεί θα μειωθεί.
Τι κάνει η Καταλάση
Το υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι τοξικό για τους περισσότερους ζωντανούς οργανισμούς. Ωστόσο, πολλοί οργανισμοί μπορούν να το διασπάσουν σε λιγότερο αντιδραστικά προϊόντα μέσω της χρήσης καταλάσης. Ένα μόριο ενζύμου καταλάσης είναι ικανό να αποικοδομήσει 40 εκατομμύρια μόρια υπεροξειδίου του υδρογόνου σε νερό και οξυγόνο σε 1 δευτερόλεπτο. Αυτή η αντίδραση μπορεί να παρατηρηθεί σε ένα δείγμα ιστού που περιέχει καταλάση και την προσθήκη υπεροξειδίου του υδρογόνου. Τα αποτελέσματα της αντίδρασης μπορούν να θεωρηθούν ως ο σχηματισμός φυσαλίδων οξυγόνου.
Δομή και μοριακός μηχανισμός
Το ένζυμο καταλάσης αποτελείται από τέσσερις πολυπεπτιδικές αλυσίδες, με κάθε αλυσίδα να περιέχει περισσότερα από 500 αμινοξέα. Οι τέσσερις ομάδες που περιέχουν σίδηρο της Catalase της επιτρέπουν να αλληλεπιδρά με μόρια υπεροξειδίου του υδρογόνου. Καθώς το υπεροξείδιο του υδρογόνου εισέρχεται στη δραστική θέση του ενζύμου καταλάσης, αλληλεπιδρά με δύο αμινοξέα, προκαλώντας τη μεταφορά ενός πρωτονίου μεταξύ των ατόμων οξυγόνου. Αυτό σχηματίζει ένα νέο μόριο νερού, και το άτομο απελευθερωμένου οξυγόνου στη συνέχεια συνεχίζει να αντιδρά με ένα άλλο μόριο υπεροξειδίου του υδρογόνου για να σχηματίσει νερό και ένα μόριο οξυγόνου.
Επιδράσεις της θερμοκρασίας
Τα αποτελέσματα της καταλάσης, όπως αυτά όλων των ενζύμων, επηρεάζονται από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Η θερμοκρασία επηρεάζει τόσο τη δομή της ίδιας της καταλάσης όσο και τους δεσμούς υδρογόνου που έχει σχεδιαστεί για να διασπά. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται προς το βέλτιστο σημείο, οι δεσμοί υδρογόνου χαλαρώνουν, καθιστώντας ευκολότερο για την καταλάση να δρα σε μόρια υπεροξειδίου του υδρογόνου. Εάν η θερμοκρασία αυξηθεί πέρα από το βέλτιστο σημείο, το ένζυμο μετουσιάζει και η δομή του διακόπτεται. Στους ανθρώπους, η βέλτιστη θερμοκρασία για την καταλάση είναι 37 βαθμοί Κελσίου.
Ο ρόλος των ζωντανών οργανισμών
Αν και η ικανότητά του να διασπά ένα τοξικό μόριο όπως το υπεροξείδιο του υδρογόνου μπορεί να κάνει την καταλάση να φαίνεται να είναι απαραίτητο αγαθό, τα ποντίκια που έχουν σχεδιαστεί για να αναπτυχθούν χωρίς καταλάση έχουν φυσιολογικό φυσικό εμφάνιση. Μερικές έρευνες έχουν δείξει ότι η έλλειψη καταλάσης μπορεί να οδηγήσει στην ανάπτυξη διαβήτη τύπου 2. Φαίνεται ότι ορισμένα άλλα μόρια εντός των ζωντανών οργανισμών είναι ικανά να διασπάσουν επαρκώς το υπεροξείδιο του υδρογόνου - αρκετά για να διατηρήσουν τη ζωή. Η τοξική φύση του υπεροξειδίου του υδρογόνου το καθιστά επίσης ένα ισχυρό απολυμαντικό.
