The katalāzes enzīms ir viens no visefektīvākajiem zināmajiem fermentiem, jo katrs ferments var veikt gandrīz 800 000 katalītisko notikumu sekundē. Galvenā katalāzes funkcija ir šūnu aizsardzība no ūdeņraža peroksīda (H2O2) molekulas, pārveidojot tās par skābekli (O2) un ūdeni (H2O). H2O2 var sabojāt DNS.
Katalāzi veido četras atsevišķas daļas jeb monomēri, kas ietin hanteles formas enzīmu. Katram monomēram ir katalītiskais centrs, kas satur hēma molekulu, kas saista skābekli. Katrs monomērs saista arī NADPH molekulu, kas aizsargā pašu fermentu no H kaitīgās ietekmes2O2.
Katalāze vislabāk darbojas pie pH 7, un to ir ļoti daudz peroksisomās, kas ir maisiņi šūnā, kas noārda toksiskas molekulas.
Katalāzes struktūra: visi četri viens un viens visiem
Katalāze ir četru daļu ferments vai tetramērs. Četri monomēri apvij viens otru, veidojot hanteles formas fermentu. Katram monomēram ir četri domēni jeb daļas, piemēram, ķermeņa daļas, kas dara dažādas lietas.
Otrais domēns ir tas, kurā ir hēma grupa. Trešais domēns ir pazīstams kā iesaiņošanas domēns, kur četri monomēri apņem viens otru, veidojot tetramēru.
Daudzi sāls tilti, vai jonu mijiedarbība starp pozitīvi un negatīvi lādētām aminoskābju sānu ķēdēm turiet četrus monomērus kopā. Monomēri aust ap otru, padarot tetramēra fermentu ļoti stabilu.
Tas nes instrumentus
Katrs katalāzes tetramēra monomērs satur vienu heme grupu. Hēma grupas ir diska formas molekulas, kuru centrā ir dzelzs atoms, kas saista skābekli. Hēma tiek apglabāta katra monomēra katalītiskā domēna vidū. Katrs katalāzes monomērs arī saista NADPH molekulu, bet pie tās virsmas.
NADPH ir paredzēts, lai aizsargātu fermentu no H2O2 (ūdeņraža peroksīds) ka tai ir jākatalizē. An H2O2 molekula var kļūt par superoksīda molekulu, kas ir divi skābekļa atomi, kas saistīti viens ar otru, un vienam no tiem ir papildu elektrons, kas ir ļoti reaktīvs - tas nozīmē, ka tas var mijiedarboties ar elektroniem ķīmiskās saitēs ar citām molekulām un tos nojaukt obligācijas.
Tas ir tik ātri
Skābekļa radikāļi, piemēram, H2O2, ražo normāli šūnu procesi. Tā kā tie ir bīstami šūnai, tie jāpārvērš par labdabīgām molekulām.
Katalāze ir viens no ātrākajiem zināmajiem fermentiem. Katrs katalāzes tetramēra monomērs sekundē var veikt gandrīz 200 000 katalītisko notikumu. Tā kā tetrameram ir četri monomēri, katrs katalāzes ferments sekundē var veikt gandrīz 800 000 katalītisko notikumu.
Katalāzei ir vajadzīgs šāds efektivitātes līmenis, jo H2O2 ir bīstams kamerai. Katalāzes fermenti šūnā uzkrājas maisiņos, kurus sauc par peroksisomām. Peroksisomas ir pūslīši, kas noārda šūnai toksiskas molekulas, ieskaitot skābekļa radikāļus, piemēram, H2O2.
Neitrāls pH
Pētnieki ir pētījuši katalāzes aktivitāti pie pH 7,4 un pie 25 grādiem pēc Celsija (77 grādi pēc Fārenheita). Optimālākais pH katalāzes reakcijai ir aptuveni 7, tāpēc viens no veidiem, kā pētnieki pārtrauc katalāzes aktivitāti mēģenē, ir mainīt pH, pievienojot stipru skābi vai stipru bāzi.
Šūnā katalāze uzkrājas peroksisomās, kuru pH ir atšķirīgs, mērot dažādās šūnās. Žurnāls “IUBMB Life” ziņoja, ka ir konstatēts, ka peroksisomu pH ir 5,8–6,0, 6,9–7,1 un 8,2.
Tādējādi dažādās peroksisomās var būt atšķirīgs katalāzes daudzums vai tās var ieslēgt vai izslēgt atkarībā no tā, kā tās regulē savu iekšējo pH līmeni.