The encim katalaze je eden najučinkovitejših znanih encimov, saj lahko vsak encim izvede skoraj 800.000 katalitičnih dogodkov na sekundo. Ključna funkcija katalaze je zaščita celic pred vodikovim peroksidom (H2O2) molekule s pretvorbo v kisik (O2) in vodo (H2O). H2O2 lahko poškoduje DNA.
Katalazo tvorijo štirje posamezni deli ali monomeri, ki se zavijejo v encim v obliki bučk. Vsak monomer ima katalitični center, ki vsebuje molekulo hema, ki veže kisik. Vsak monomer veže tudi molekulo NADPH, ki ščiti encim sam pred škodljivimi učinki H2O2.
Katalaza najbolje deluje pri pH 7 in je zelo bogata s peroksisomi, ki so vrečke v celici, ki razgrajujejo toksične molekule.
Struktura katalaze: vsi štirje ena in ena za vse
Katalaza je štiridelni encim ali tetramer. Štirje monomeri se ovijejo drug okoli drugega, da tvorijo encim v obliki bučk. Vsak monomer ima štiri domene ali dele telesa, kot so deli telesa, ki delajo različne stvari.
Druga domena je tista, ki vsebuje heme skupino. Tretja domena je znana kot ovojna domena, kjer se štirje monomeri ovijejo drug okoli drugega in tvorijo tetramer.
Veliko solnih mostov, oz ionske interakcije med pozitivno in negativno napolnjenimi stranskimi verigami aminokislin držite štiri monomere skupaj. Monomeri se tkajo drug okoli drugega, zaradi česar je encim tetramer zelo stabilen.
Nosi orodja
Vsak monomer katalaznega tetramera vsebuje eno hemsko skupino. Skupine Heme so molekule v obliki diska, ki imajo v središču atom železa, ki veže kisik. Hem je pokopan sredi katalitske domene vsakega monomera. Vsak monomer katalaze veže tudi molekulo NADPH, vendar na svoji površini.
NADPH je tu, da zaščiti encim pred H2O2 (vodikov peroksid) da mora katalizirati. H2O2 molekula lahko postane molekula superoksida, to sta dva atoma kisika, vezana drug na drugega, pri čemer ima eden od njih dodaten elektron, ki je zelo reaktiven - kar pomeni, da lahko komunicira z elektroni v kemičnih vezah drugih molekul in jih razbije obveznice.
Tako hitro je
Kisikovi radikali, kot je H2O2proizvajajo običajni celični procesi. Ker so nevarne za celico, jih je treba pretvoriti v benigne molekule.
Katalaza je eden najhitrejših znanih encimov. Vsak monomer v katalaznem tetramerju lahko izvede skoraj 200 000 katalitičnih dogodkov na sekundo. Ker ima tetramer štiri monomere, lahko vsak encim katalaze naredi skoraj 800.000 katalitičnih dogodkov na sekundo.
Catalase potrebuje to raven učinkovitosti, ker H2O2 je nevaren za celico. Encima katalaze se kopičijo v vrečkah, imenovanih peroksisomi v celici. Peroksisomi so vezikli, ki razgrajujejo molekule, ki so strupene za celico, vključno s kisikovimi radikali, kot je H2O2.
Nevtralni pH
Raziskovalci so preučevali aktivnost katalaze pri pH 7,4 in pri 25 stopinjah Celzija (77 stopinj Fahrenheita). Optimalno pH za reakcijo katalaze je približno 7, zato je eden od načinov, da raziskovalci ustavijo aktivnost katalaze v epruveti, spremeniti pH z dodajanjem močne kisline ali močne baze.
Znotraj celice se katalaza kopiči v peroksizomih, ki imajo različne vrednosti pH, če jih merimo v različnih celicah. Revija „IUBMB Life“ je poročala, da je bilo ugotovljeno, da imajo peroksisomi pH med 5,8-6,0, 6,9-7,1 in 8,2.
Tako lahko različni peroksisomi vsebujejo različne količine katalaze ali pa vklopijo ali izklopijo katalazo, odvisno od tega, kako uravnavajo svojo notranjo raven pH.