katalaasientsyymi on yksi tehokkaimmista tiedetyistä entsyymeistä, koska kukin entsyymi voi suorittaa lähes 800 000 katalyyttistä tapahtumaa sekunnissa. Keskeinen katalaasitoiminto on suojata soluja vetyperoksidilta (H2O2) molekyylejä muuntamalla ne hapeksi (O2) ja vesi (H2O). H2O2 voi vahingoittaa DNA: ta.
Katalaasi muodostuu neljästä erillisestä osasta tai monomeeristä, jotka kietoutuvat käsipainon muotoiseen entsyymiin. Jokaisella monomeerillä on katalyyttikeskus, joka sisältää hemimolekyylin, joka sitoo happea. Jokainen monomeeri sitoo myös NADPH-molekyylin, joka suojaa itse entsyymiä H: n vahingollisilta vaikutuksilta2O2.
Katalaasi toimii parhaiten pH-arvossa 7, ja sitä on erittäin runsaasti peroksisomeissa, jotka ovat solun sisällä olevat pussit, jotka hajottavat myrkyllisiä molekyylejä.
Katalaasirakenne: kaikki neljä yhtä ja yksi kaikille
Katalaasi on neliosainen entsyymi tai tetrameeri. Neljä monomeeria kietoutuu toistensa ympärille käsipainon muotoisen entsyymin muodostamiseksi. Jokaisella monomeerillä on neljä domeenia tai osamaisia kehon osia, jotka tekevät erilaisia asioita.
Toinen verkkotunnus on se, joka sisältää hemiryhmän. Kolmas domeeni tunnetaan kääre-domeenina, jossa neljä monomeeria kietoutuvat toistensa ympärille muodostaen tetrameerin.
Monet suolasillat, tai ioniset vuorovaikutukset positiivisten ja negatiivisesti varautuneiden aminohapposivuketjujen välillä, pidä neljää monomeeriä yhdessä. Monomeerit kutovat toistensa ympäri, mikä tekee tetrameerientsyymistä erittäin stabiilin.
Se kantaa työkaluja
Kata- laasitetrameerin kukin monomeeri sisältää yhden heemiryhmän. Hemiryhmät ovat kiekon muotoisia molekyylejä, joiden keskellä on rautatomi, joka sitoo happea. Heemi on haudattu kunkin monomeerin katalyyttisen domeenin keskelle. Jokainen katalaasimonomeeri sitoo myös NADPH-molekyylin, mutta sen pinnalla.
NADPH suojaa entsyymiä H2O2 (vetyperoksidi) että sen on katalysoitava. An H2O2 molekyylistä voi tulla superoksidimolekyyli, joka on kaksi toisiinsa sitoutunutta happiatomia, joista toisella on ylimääräinen erittäin reaktiivinen elektroni - eli se voi olla vuorovaikutuksessa muiden molekyylien kemiallisissa sidoksissa olevien elektronien kanssa ja rikkoa ne joukkovelkakirjat.
Se on niin nopeaa
Happiradikaalit, kuten H2O2, tuotetaan normaaleilla soluprosesseilla. Koska ne ovat vaarallisia solulle, ne on muutettava hyvänlaatuisiksi molekyyleiksi.
Katalaasi on yksi nopeimmin tunnetuista entsyymeistä. Jokainen katalaasitetrameerin monomeeri voi suorittaa lähes 200 000 katalyyttistä tapahtumaa sekunnissa. Koska tetrameerissä on neljä monomeeriä, jokainen katalaasientsyymi voi tehdä lähes 800 000 katalyyttistä tapahtumaa sekunnissa.
Katalataasi tarvitsee tämän tehokkuustason, koska H2O2 on vaarallinen solulle. Katalaasientsyymit kerääntyvät peroksisomeiksi kutsuttuihin pusseihin solussa. Peroksisomit ovat rakkuloita, jotka hajottavat solulle myrkyllisiä molekyylejä, mukaan lukien happiradikaalit, kuten H2O2.
Neutraali pH
Tutkijat ovat tutkineet katalaasin aktiivisuutta pH-arvossa 7,4 ja lämpötilassa 25 celsiusastetta (77 astetta Fahrenheit-astetta). Optimaalinen pH katalaasireaktiolle on noin 7, joten yksi tapa tutkijoiden lopettaa katalaasiaktiivisuus koeputkessa on muuttaa pH: ta lisäämällä vahvaa happoa tai vahvaa emästä.
Solussa katalaasi kertyy peroksisomeihin, joiden pH vaihtelee eri soluista mitattuna. IUBMB Life -lehti kertoi, että peroksisomien pH: n on havaittu vaihtelevan välillä 5,8-6,0, 6,9-7,1 ja 8,2.
Siten erilaiset peroksisomit voivat sisältää erilaisia määriä katalaasia tai voivat kytkeä katalaasin päälle tai pois päältä sen mukaan, miten ne säätelevät sisäistä pH-tasoaan.