The enzim katalaze je jedan od najučinkovitijih poznatih enzima, jer svaki enzim može izvesti gotovo 800 000 katalitičkih događaja u sekundi. Ključna funkcija katalaze je zaštita stanica od vodikovog peroksida (H2O2) molekule pretvarajući ih u kisik (O2) i vode (H2O). H2O2 mogu oštetiti DNA.
Katalazu tvore četiri pojedinačna dijela ili monomeri koji se omotaju u enzim u obliku bučice. Svaki monomer ima katalitički centar koji sadrži molekulu hema, koja veže kisik. Svaki monomer također veže molekulu NADPH, koja štiti sam enzim od štetnih učinaka H2O2.
Katalaza najbolje djeluje pri pH od 7, a vrlo je bogata peroksizomima, to su vrećicama unutar stanice koje razgrađuju otrovne molekule.
Struktura katalaze: Sve četiri jedna i jedna za sve
Katalaza je četverodijelni enzim ili tetramer. Četiri monomera obavijaju se jedni oko drugih i tvore enzim u obliku bučice. Svaki monomer ima četiri domene ili dijelove - poput dijelova tijela koji rade različite stvari.
Druga domena je ona koja sadrži heme grupu. Treća domena poznata je kao domena zamotavanja, gdje se četiri monomera obavijaju jedan oko drugog da tvore tetramer.
Mnogi mostovi soli, ili ionske interakcije između pozitivno i negativno nabijenih bočnih lanaca aminokiselina, držite četiri monomera zajedno. Monomeri se tkaju jedni oko drugih, čineći enzim tetramer vrlo stabilnim.
Nosi alate
Svaki monomer katalaznog tetramera sadrži jednu hem skupinu. Heme skupine su molekule u obliku diska koje u središtu imaju atom željeza koji veže kisik. Hem je zakopan u sredini katalitičke domene svakog monomera. Svaki monomer katalaze također veže molekulu NADPH, ali na svojoj površini.
NADPH je tu da zaštiti enzim od H2O2 (vodikov peroksid) da mora katalizirati. An H2O2 molekula može postati molekula superoksida, to su dva atoma kisika međusobno vezana, s tim da jedan od njih ima dodatni elektron koji je visoko reaktivan - što znači da može komunicirati s elektronima u kemijskim vezama na drugim molekulama i razbiti ih obveznice.
Tako je brzo
Kisikovi radikali, poput H2O2, proizvode se normalnim staničnim procesima. Budući da su opasni za stanicu, moraju se pretvoriti u benigne molekule.
Katalaza je jedan od najbržih poznatih enzima. Svaki monomer u katalaznom tetrameru može izvesti gotovo 200 000 katalitičkih događaja u sekundi. Budući da tetramer ima četiri monomera, svaki enzim katalaze može postići gotovo 800 000 katalitičkih događaja u sekundi.
Catalase treba ovu razinu učinkovitosti jer H2O2 je opasno za stanicu. Enzimi katalaze nakupljaju se u vrećicama zvanim peroksisomi unutar stanice. Peroksisomi su vezikule koje razgrađuju molekule otrovne za stanicu, uključujući radikale kisika poput H2O2.
Neutralni pH
Istraživači su proučavali aktivnost katalaze pri pH od 7,4 i na 25 Celzijevih stupnjeva (77 stupnjeva Fahrenheita). Optimalno pH za reakciju katalaze je oko 7, pa je jedan od načina na koji istraživači zaustavljaju aktivnost katalaze u epruveti promjena pH dodavanjem jake kiseline ili jake baze.
Unutar stanice katalaza se akumulira u peroksizomima koji imaju različit pH kada se mjere u različitim stanicama. Časopis "IUBMB Life" izvijestio je da je utvrđeno da peroksizomi imaju pH u rasponu od 5,8-6,0, 6,9-7,1 i 8,2.
Dakle, različiti peroksizomi mogu sadržavati različite količine katalaze ili mogu uključiti ili isključiti katalazu, ovisno o tome kako reguliraju svoju unutarnju razinu pH.