ה אנזים קטלאז הוא אחד האנזימים היעילים ביותר הידועים, מכיוון שכל אנזים יכול לבצע כמעט 800,000 אירועים קטליטיים בשנייה. הפונקציה הקטלאזית העיקרית היא הגנה על תאים מפני מי חמצן (H2או2מולקולות על ידי המרתן לחמצן (O2) ומים (ח2O). ה2או2 יכול לפגוע ב- DNA.
קטלאז נוצר על ידי ארבעה חלקים בודדים, או מונומרים, העוטפים לאנזים בצורת משקולת. לכל מונומר מרכז קטליטי המכיל מולקולת heme, הקושרת חמצן. כל מונומר גם קושר מולקולה של NADPH, המגנה על האנזים עצמו מפני ההשפעות המזיקות של H2או2.
קטלאז עובד בצורה הטובה ביותר ב- pH של 7, והוא נמצא בשפע מאוד בפרוקסיזומים, שהם השקיות בתוך תא המפרק מולקולות רעילות.
מבנה קטלאז: כל ארבעת האחד, ואחד לכולם
קטלאז הוא אנזים בן ארבעה חלקים, או טטרמר. ארבעה מונומרים עוטפים זה את זה כדי ליצור אנזים בצורת משקולת. לכל מונומר יש ארבעה תחומים, או חלקים - כמו חלקי גוף שעושים דברים שונים.
התחום השני הוא זה שמכיל את קבוצת heme. התחום השלישי הוא הידוע בשם תחום העטיפה, שם ארבעת המונומרים עוטפים זה את זה כדי ליצור טטרמר.
גשרי מלח רבים, או אינטראקציות יוניות בין שרשראות צדדיות של חומצות אמינו בעלות טעינה חיובית, מחזיקים את ארבעת המונומרים יחד. המונומרים שזורים זה בזה, מה שהופך את האנזים הטטרמר ליציב מאוד.
זה נושא כלים
כל מונומר של הטטרמר הקטלאזי מכיל קבוצת heme אחת. קבוצות המם הן מולקולות בצורת דיסק, שבמרכזן אטום ברזל, הקושר חמצן. ההם קבור באמצע התחום הקטליטי של כל מונומר. כל מונומר קטלאז גם קושר מולקולת NADPH, אך על פניו.
ה- NADPH נמצא שם כדי להגן על האנזים מה- ה2או2 (מי חמצן) שזה חייב לזרז. ח2או2 מולקולה יכולה להפוך למולקולת סופר-חמצנית, שהיא שני אטומי חמצן הקשורים זה לזה, כאשר לאחד מהם יש תוספת אלקטרון שהוא מאוד תגובתי - כלומר הוא יכול לתקשר עם האלקטרונים בקשרים כימיים על מולקולות אחרות ולשבור אותם קשרים.
זה כל כך מהר
רדיקלים של חמצן, כגון H2או2, מיוצרים על ידי תהליכים תאיים רגילים. מכיוון שהם מסוכנים לתא, יש להמיר אותם למולקולות שפירות.
קטלאז הוא אחד האנזימים המהירים ביותר הידועים. כל מונומר בטטרמר הקטלאז יכול לבצע כמעט 200,000 אירועים קטליטיים בשנייה. מכיוון שלטטרמר יש ארבעה מונומרים, כל אנזים קטלאז יכול לעשות כמעט 800,000 אירועים קטליטיים בשנייה.
קטלאז זקוק לרמת יעילות זו מכיוון שח '2או2 מסוכן לתא. אנזימי קטלאז מצטברים בשקיות הנקראות פרוקסיזומים בתוך תא. פרוקסיזומים הם שלפוחיות המפרקות מולקולות הרעילות לתא, כולל רדיקלים של חמצן כגון H2או2.
PH נייטרלי
חוקרים בחנו את פעילות הקטלאז בחומצה של 7.4 וב- 25 מעלות צלזיוס (77 מעלות פרנהייט). האופטימלי pH לתגובת הקטלאז הוא בערך 7, כך שאחת הדרכים שחוקרים מפסיקים את פעילות הקטלאז במבחנה היא לשנות את ה- pH על ידי הוספת חומצה חזקה או בסיס חזק.
בתוך התא, קטלאז מצטבר בפרוקסיזומים, בעלי pH משתנה כאשר הם נמדדים בתאים שונים. כתב העת "IUBMB Life" דיווח כי נמצא כי לפרוקסיזומים יש pH בחומציות שבין 5.8-6.0, 6.9-7.1 ו- 8.2.
לפיכך, פרוקסיזומים שונים עשויים להכיל כמויות שונות של קטלאז, או עשויים להפעיל או לכבות את הקטלאז בהתאם לאופן בו הם מווסתים את רמת ה- pH הפנימית שלהם.