Nadtlenek wodoru jest produktem ubocznym wielu procesów biologicznych, a do rozbicia tej cząsteczki organizm wykorzystuje enzym zwany katalazą. Jak większość enzymów, aktywność katalazy w dużym stopniu zależy od temperatury. Katalaza jest najskuteczniejsza w optymalnej temperaturze, a kataliza mniej niż optymalna zachodzi w temperaturach cieplejszych lub zimniejszych.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Katalaza działa najlepiej w temperaturze około 37 stopni Celsjusza – gdy temperatura stanie się wyższa lub niższa, jej zdolność do działania zmniejszy się.
Co robi katalaza
Nadtlenek wodoru jest toksyczny dla większości żywych organizmów. Jednak wiele organizmów może rozłożyć go na mniej reaktywne produkty dzięki zastosowaniu katalazy. Jedna cząsteczka enzymu katalazy jest w stanie rozłożyć 40 milionów cząsteczek nadtlenku wodoru na wodę i tlen w ciągu 1 sekundy. Reakcję tę można zaobserwować w próbce tkanki zawierającej katalazę i dodatek nadtlenku wodoru. Wynikiem reakcji jest tworzenie się pęcherzyków tlenu.
Struktura i mechanizm molekularny
Enzym katalaza składa się z czterech łańcuchów polipeptydowych, z których każdy zawiera ponad 500 aminokwasów. Cztery grupy zawierające żelazo katalazy umożliwiają jej interakcję z cząsteczkami nadtlenku wodoru. Gdy nadtlenek wodoru wchodzi do miejsca aktywnego enzymu katalazy, oddziałuje z dwoma aminokwasami, powodując przeniesienie protonu między atomami tlenu. Tworzy to nową cząsteczkę wody, a uwolniony atom tlenu reaguje następnie z inną cząsteczką nadtlenku wodoru, tworząc wodę i cząsteczkę tlenu.
Wpływ temperatury
Na działanie katalazy, podobnie jak wszystkich enzymów, ma wpływ temperatura otoczenia. Temperatura ma wpływ zarówno na strukturę samej katalazy, jak i na wiązania wodorowe, które ma rozszczepiać. Wraz ze wzrostem temperatury w kierunku optymalnego punktu wiązania wodorowe rozluźniają się, ułatwiając katalazie oddziaływanie na cząsteczki nadtlenku wodoru. Jeśli temperatura wzrośnie poza optymalny punkt, enzym ulega denaturacji, a jego struktura zostaje zakłócona. U ludzi optymalna temperatura dla katalazy to 37 stopni Celsjusza.
Rola w żywych organizmach
Chociaż jego zdolność do rozkładania toksycznych cząsteczek, takich jak nadtlenek wodoru, może sprawiać wrażenie, że katalaza: być nieodzownym towarem, myszy zaprojektowane do rozwoju bez katalazy mają normalną kondycję fizyczną wygląd. Niektóre badania wykazały, że brak katalazy może prowadzić do rozwoju cukrzycy typu 2. Wygląda na to, że niektóre inne cząsteczki w żywych organizmach są w stanie wystarczająco rozłożyć nadtlenek wodoru – wystarczająco, aby podtrzymać życie. Toksyczny charakter nadtlenku wodoru czyni go również silnym środkiem dezynfekującym.