A kataláz enzim az egyik leghatékonyabb ismert enzim, mivel mindegyik enzim másodpercenként közel 800 000 katalitikus eseményt képes végrehajtani. A legfontosabb kataláz funkció a sejtek védelme a hidrogén-peroxiddal (H2O2) molekulákat oxigénné (O2) és a víz (H2O). H2O2 károsíthatja a DNS-t.
A katalázt négy különálló rész vagy monomer alkotja, amelyek egy súlyzó alakú enzimbe burkolnak. Minden monomer rendelkezik egy katalitikus központtal, amely egy hem molekulát tartalmaz, amely megköti az oxigént. Mindegyik monomer megköti a NADPH molekuláját is, amely megvédi magát az enzimet a H káros hatásaitól2O2.
A kataláz a 7-es pH-nál működik a legjobban, és nagyon bőségesen jelen van a peroxiszómákban, amelyek a sejt belsejében lévő tasakok, amelyek lebontják a toxikus molekulákat.
A kataláz szerkezete: mind a négy egy és egy mindenki számára
A kataláz egy négy részből álló enzim vagy tetramer. Négy monomer körbefogja egymást, és egy súlyzó alakú enzimet képez. Mindegyik monomernek négy doménje van, vagy olyan részek, mint a testrészek, amelyek különböző dolgokat végeznek.
A második domén az, amely a hem csoportot tartalmazza. A harmadik domén az úgynevezett burkoló domén, ahol a négy monomer körbetekerik egymást, így tetramer képződik.
Sok sóhidat, ill ionos kölcsönhatások pozitív és negatív töltésű aminosav oldalláncok között tartsa együtt a négy monomert. A monomerek szövik egymást, így a tetramer enzim nagyon stabil.
Eszközöket hordoz
A kataláz-tetramer minden monomerje egy hemcsoportot tartalmaz. A hemcsoportok korong alakú molekulák, amelyek középpontjában egy vasatom található, amely megköti az oxigént. A hem minden egyes monomer katalitikus doménjének közepén van eltemetve. Mindegyik kataláz monomer megköti egy NADPH molekulát is, de annak felületén.
A NADPH azért van, hogy megvédje az enzimet az H2O2 (hidrogén-peroxid) hogy katalizálnia kell. Egy H2O2 molekula szuperoxid molekulává válhat, amely két oxigénatom kapcsolódik egymáshoz, és egyikük extra erősen reaktív elektron - vagyis kölcsönhatásba léphet más molekulák kémiai kötéseiben lévő elektronokkal, és megszakíthatja azokat kötvények.
Olyan gyors
Oxigéngyökök, például H2O2, normál sejtes folyamatokkal állítják elő. Mivel veszélyesek a sejtre, jóindulatú molekulákká kell átalakítani őket.
A kataláz az egyik leggyorsabban ismert enzim. A kataláz-tetramer egyes monomerjei közel 200 000 katalitikus eseményt képesek végrehajtani másodpercenként. Mivel egy tetramer négy monomerrel rendelkezik, mindegyik kataláz enzim másodpercenként közel 800 000 katalitikus eseményt képes végrehajtani.
A kataláznak erre a hatékonyságra van szüksége, mert H2O2 veszélyes a sejtre. A kataláz enzimek a sejtben peroxiszómának nevezett tasakokban halmozódnak fel. Peroxiszómák olyan vezikulák, amelyek lebontják a sejtre mérgező molekulákat, beleértve az oxigéngyököket, például a H-t2O2.
Semleges pH
A kutatók a kataláz aktivitását vizsgálták 7,4 pH-érték mellett és 25 Celsius-fok (77 Fahrenheit fok) mellett. Az optimális A kataláz reakció pH-ja 7 körül van, így a kutatók a kémcsőben a kataláz aktivitás leállításának egyik módja az, ha a pH-t erős sav vagy erős bázis hozzáadásával megváltoztatják.
A sejten belül a kataláz peroxiszómákban halmozódik fel, amelyek pH-értéke különböző sejtekben mérve változó. Az „IUBMB Life” folyóirat arról számolt be, hogy a peroxiszómák pH-ja 5,8-6,0, 6,9-7,1 és 8,2 között van.
Így a különböző peroxiszómák különböző mennyiségű katalázt tartalmazhatnak, vagy a katalázt be- vagy kikapcsolhatják attól függően, hogy hogyan szabályozzák belső pH-szintjüket.