კატალაზას ფერმენტი ცნობილია ერთ – ერთი ყველაზე ეფექტური ფერმენტი, რადგან თითოეულ ფერმენტს შეუძლია შეასრულოს თითქმის 800,000 კატალიზური მოვლენა წამში. კატალაზას ძირითადი ფუნქციაა უჯრედების დაცვა წყალბადის ზეჟანგისგან (H2ო2) მოლეკულები მათი ჟანგბადად გადაქცევით (O2) და წყალი (H2ო) ჰ2ო2 შეიძლება დააზიანოს დნმ.
კატალაზა იქმნება ოთხი ცალკეული ნაწილისგან ან მონომერისგან, რომლებიც ირემია ფერმის ფერმენტში. თითოეულ მონომერს აქვს კატალიზური ცენტრი, რომელიც შეიცავს ჰემის მოლეკულას, რომელიც ავალდებულებს ჟანგბადს. თითოეული მონომერი ასევე აკავშირებს NADPH მოლეკულას, რომელიც იცავს თავად ფერმენტს H– ს მავნე ზემოქმედებისგან2ო2.
კატალაზა საუკეთესოდ მუშაობს 7 pH– ზე და ძალზე მრავლადაა პეროქსიზომებში, რომლებიც უჯრედის შიგნით არსებულ ტომრებს წარმოადგენენ ტოქსიკურ მოლეკულებს.
კატალაზას სტრუქტურა: ოთხივე ერთი, და ერთი ყველასთვის
კატალაზა არის ოთხნაწილიანი ფერმენტი, ან ტეტრამერი. ოთხი მონომერი ერთმანეთს ეხვევა და ჰანტელი ფორმის ფერმენტი ქმნის. თითოეულ მონომერს აქვს ოთხი დომენი, ან ნაწილები, როგორიცაა სხეულის ნაწილები, რომლებიც სხვადასხვა საქმეს აკეთებენ.
მეორე დომენი არის ის, რომელიც შეიცავს ჰემ ჯგუფს. მესამე დომენი ცნობილია როგორც შესაფუთი დომენი, სადაც ოთხი მონომერი ერთმანეთს ეხვევა ტეტრამერის შესაქმნელად.
ბევრი მარილიანი ხიდი, ან იონური ურთიერთქმედება დადებითად და უარყოფითად დამუხტულ ამინომჟავების გვერდით ჯაჭვებს შორის, გამართეთ ოთხი მონომერი ერთად. მონომერები ქსოვენ ერთმანეთის გარშემო, რაც ტეტრამერის ფერმენტს ძალიან სტაბილურს ხდის.
იგი ატარებს ინსტრუმენტებს
კატალაზას ტეტრამერის თითოეული მონომერი შეიცავს ერთ ჰემ ჯგუფს. ჰემეს ჯგუფები დისკის ფორმის მოლეკულებია, რომელთა ცენტრში რკინის ატომია, რომელიც ჟანგბადს ავალდებულებს. ჰემი დაკრძალულია თითოეული მონომერის კატალიზური დონის შუა ნაწილში. თითოეული კატალაზას მონომერი ასევე აკავშირებს NADPH მოლეკულას, მაგრამ მის ზედაპირზე.
NADPH არის იქ, რომ დაიცვას ფერმენტი ჰ2ო2 (წყალბადის ზეჟანგი) რომ ეს უნდა კატალიზებდეს. ჰ2ო2 მოლეკულა შეიძლება გახდეს სუპერქსიდის მოლეკულა, რომელიც არის ჟანგბადის ორი ატომი, რომლებიც ერთმანეთთანაა დაკავშირებული, ერთ მათგანს კი ზედმეტი აქვს ელექტრონი, რომელიც ძალზე რეაქტიულია - ეს ნიშნავს, რომ მას შეუძლია ურთიერთქმედება ელექტრონებთან სხვა მოლეკულების ქიმიურ ბმებში და დაანგრიოს ისინი ობლიგაციები.
ეს ასე სწრაფად
ჟანგბადის რადიკალები, როგორიცაა H2ო2, წარმოიქმნება ფიჭური ნორმალური პროცესებით. რადგან ისინი საშიშია უჯრედისთვის, ისინი უნდა გადაკეთდნენ კეთილთვისებიან მოლეკულებად.
კატალაზა არის ერთ-ერთი ყველაზე ცნობილი ფერმენტი. კატალაზას ტეტრამერის თითოეულ მონომერს შეუძლია წამში ჩაატაროს თითქმის 200,000 კატალიზური მოვლენა. მას შემდეგ, რაც ტეტრამერს აქვს ოთხი მონომერი, თითოეულ კატალაზას ფერმენტს შეუძლია გააკეთოს თითქმის 800,000 კატალიზური მოვლენა წამში.
კატალაზას სჭირდება ეფექტურობის ეს დონე, რადგან H2ო2 საშიშია უჯრედისთვის. კატალაზას ფერმენტები გროვდება უჯრედში არსებულ ჩანთებში, სახელწოდებით პეროქსიზომები. პეროქსიზომები არის ბუშტუკები, რომლებიც ამცირებენ უჯრედისისთვის ტოქსიკურ მოლეკულებს, მათ შორის ჟანგბადის რადიკალებს, როგორიცაა H2ო2.
ნეიტრალური pH
მკვლევარებმა შეისწავლეს კატალაზას აქტივობა pH 7,4 და 25 გრადუს ცელსიუსზე (77 გრადუსი ფარენგეიტით). ოპტიმალური pH კატალაზას რეაქციისთვის დაახლოებით 7-ია, ამიტომ მკვლევარებმა სინჯარაში კატალაზას აქტივობა შეაჩერეს, არის pH- ის შეცვლა ძლიერი მჟავას ან ძლიერი ფუძის დამატებით.
უჯრედის შიგნით, კატალაზა გროვდება პეროქსიზომებში, რომლებსაც აქვთ სხვადასხვა pH– ები, როდესაც იზომება სხვადასხვა უჯრედებში. ჟურნალმა "IUBMB Life" იტყობინება, რომ პეროქსიზომებში აღმოაჩინეს pH- ები, რომელთა დიაპაზონია 5.8-6.0, 6.9-7.1 და 8.2.
ამრიგად, სხვადასხვა პეროქსიზომები შეიძლება შეიცავდეს სხვადასხვა რაოდენობის კატალაზას, ან შეიძლება ჩართონ ან გამორთონ კატალაზა, იმისდა მიხედვით, თუ როგორ არეგულირებენ მათი შიდა pH დონეს.