Vetyperoksidi on lukuisien biologisten prosessien sivutuote, ja tämän molekyylin hajottamiseksi keho käyttää entsyymiä nimeltä katalaasi. Kuten useimmat entsyymit, katalaasin aktiivisuus riippuu suuresti lämpötilasta. Katalaasi on tehokkain optimaalisessa lämpötilassa, vähemmän kuin optimaalinen katalyysi tapahtuu kuumemmissa tai kylmemmissä lämpötiloissa.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Katalataasi toimii parhaiten noin 37 celsiusasteessa - kun lämpötila lämpenee tai viilenee, sen toimintakyky heikkenee.
Mitä katalaasi tekee
Vetyperoksidi on myrkyllistä useimmille eläville organismeille. Monet organismit voivat kuitenkin hajottaa sen vähemmän reaktiivisiksi tuotteiksi käyttämällä katalaasia. Yksi katalaasientsyymimolekyyli pystyy dekonstruoimaan 40 miljoonaa vetyperoksidimolekyyliä vedeksi ja hapeksi 1 sekunnissa. Tämä reaktio voidaan havaita kudosnäytteessä, joka sisältää katalaasia ja vetyperoksidia. Reaktion tulokset voidaan nähdä happikuplien muodostumisena.
Rakenne ja molekyylimekanismi
Katalaasientsyymi koostuu neljästä polypeptidiketjusta, joista kukin sisältää yli 500 aminohappoa. Katalaasin neljä rautaa sisältävää ryhmää antavat sen olla vuorovaikutuksessa vetyperoksidimolekyylien kanssa. Kun vetyperoksidi pääsee katalaasientsyymin aktiiviseen kohtaan, se on vuorovaikutuksessa kahden aminohapon kanssa aiheuttaen protonin siirtymisen happiatomien välillä. Tämä muodostaa uuden vesimolekyylin, ja vapautunut happiatomi reagoi sitten toisen vetyperoksidimolekyylin kanssa muodostaen vettä ja happimolekyyliä.
Lämpötilan vaikutukset
Ympäröivä lämpötila vaikuttaa katalaasin, kuten kaikkien entsyymien, vaikutuksiin. Lämpötila vaikuttaa sekä itse katalaasin rakenteeseen että vetysidoksiin, jotka se on suunniteltu pilkkomaan. Kun lämpötila nousee kohti optimaalista pistettä, vetysidokset irtoavat, mikä helpottaa katalaasin vaikutusta vetyperoksidimolekyyleihin. Jos lämpötila nousee optimaalisen pisteen yli, entsyymi denaturoituu ja sen rakenne häiriintyy. Ihmisillä optimaalinen lämpötila katalaasille on 37 astetta.
Rooli elävissä organismeissa
Vaikka sen kyky hajottaa myrkyllinen molekyyli, kuten vetyperoksidi, saattaa saada katalaasin näyttämään olla välttämätön hyödyke, hiirillä, jotka on kehitetty kehittämään ilman katalaasia, on normaali fyysinen ominaisuus ulkomuoto. Jotkut tutkimukset ovat osoittaneet, että katalaasin puute voi johtaa tyypin 2 diabeteksen kehittymiseen. Vaikuttaa siltä, että jotkut muut elävien organismien molekyylit pystyvät hajottamaan riittävästi vetyperoksidia - tarpeeksi elämän ylläpitämiseksi. Vetyperoksidin myrkyllinen luonne tekee siitä myös tehokkaan desinfiointiaineen.
