როგორ მოქმედებს ტემპერატურა კატალაზას ფერმენტის აქტივობაზე?

წყალბადის ზეჟანგი მრავალი ბიოლოგიური პროცესის ქვეპროდუქტია და ამ მოლეკულის დასაშლელად ორგანიზმი იყენებს ფერმენტს, სახელად კატალაზა. ფერმენტების უმეტესობის მსგავსად, კატალაზას აქტივობა მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული ტემპერატურაზე. კატალაზა ყველაზე ეფექტურია ოპტიმალურ ტემპერატურაზე, ოპტიმალურზე ნაკლები კატალიზი ხდება უფრო ცხელ ან ცივ ტემპერატურაზე.

TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)

კატალაზა საუკეთესოდ ფუნქციონირებს დაახლოებით 37 გრადუსი ცელსიუსით - ტემპერატურა უფრო თბილი ან გრილდება, მისი მუშაობის უნარი შემცირდება.

წყალბადის ზეჟანგი ტოქსიკურია ცოცხალი ორგანიზმების უმეტესობისთვის. ამასთან, ბევრ ორგანიზმს შეუძლია დაანგრიოს იგი ნაკლებად რეაქტიულ პროდუქტებად კატალაზას გამოყენებით. კატალაზას ფერმენტის ერთ მოლეკულას შეუძლია წყალბადის ზეჟანგის 40 მილიონი მოლეკულის წყალში და ჟანგბადში დაშლა 1 წამში. ეს რეაქცია შეიძლება შეინიშნოს ქსოვილის ნიმუშში, რომელიც შეიცავს კატალაზას და წყალბადის ზეჟანგის დამატებას. რეაქციის შედეგები შეიძლება ჩაითვალოს როგორც ჟანგბადის ბუშტების წარმოქმნა.

კატალაზას ფერმენტი შედგება ოთხი პოლიპეპტიდური ჯაჭვისგან, რომელთაგან თითოეული შეიცავს 500-ზე მეტ ამინომჟავას. კატალაზას რკინის შემცველი ოთხი ჯგუფი საშუალებას აძლევს მას ურთიერთქმედება წყალბადის ზეჟანგის მოლეკულებთან. წყალბადის ზეჟანგი შედის კატალაზას ფერმენტის აქტიურ ადგილზე, ის ურთიერთქმედებს ორ ამინომჟავასთან, რის შედეგადაც პროტონი გადადის ჟანგბადის ატომებს შორის. ეს ქმნის წყლის ახალ მოლეკულას, ხოლო გათავისუფლებული ჟანგბადის ატომი შემდეგ რეაგირებს სხვა წყალბადის ზეჟანგის მოლეკულასთან და ქმნის წყალს და ჟანგბადის მოლეკულას.

კატალაზას მოქმედება, ისევე როგორც ყველა ფერმენტის გავლენა ახდენს გარემომდებარე ტემპერატურას. ტემპერატურა გავლენას ახდენს როგორც თავად კატალაზას სტრუქტურაზე, ასევე წყალბადის ობლიგაციებზე, რომლის გაყოფისთვისაც არის შექმნილი. როგორც ტემპერატურა იზრდება ოპტიმალური წერტილისკენ, წყალბადის ბმები იხსნება, რაც კატალაზას უადვილებს წყალბადის ზეჟანგის მოლეკულების მოქმედებას. თუ ტემპერატურა ოპტიმალური წერტილის მიღმა იზრდება, ფერმენტი დენატურირდება და მისი სტრუქტურა ირღვევა. ადამიანებში კატალაზას ოპტიმალური ტემპერატურაა 37 გრადუსი ცელსიუსით.

მიუხედავად იმისა, რომ მისი უნარი დაანგრიოს ტოქსიკური მოლეკულა, როგორიცაა წყალბადის ზეჟანგი, შეიძლება კატალაზას მოეჩვენოს იყავით შეუცვლელი საქონელი, კატალაზას გარეშე შესაქმნელად შექმნილ თაგვებს აქვთ ნორმალური ფიზიკური გარეგნობა. ზოგიერთმა კვლევამ მიუთითა, რომ კატალაზას ნაკლებობამ შეიძლება გამოიწვიოს ტიპის 2 დიაბეტის განვითარება. როგორც ჩანს, ცოცხალ ორგანიზმთა ზოგიერთ სხვა მოლეკულას შეუძლია წყალბადის ზეჟანგის საკმარისად დაშლა - სიცოცხლის შენარჩუნებისთვის საკმარისი. წყალბადის ზეჟანგის ტოქსიკური ბუნება მას ძლიერ სადეზინფექციო საშუალებადაც ხდის.