Тхе ензим каталазе је један од најефикаснијих познатих ензима, јер сваки ензим може да изврши скоро 800 000 каталитичких догађаја у секунди. Кључна функција каталазе је заштита ћелија од водоник-пероксида (Х2О.2) молекуле претварајући их у кисеоник (О2) и воде (Х.2О). Х.2О.2 може оштетити ДНК.
Каталазу чине четири појединачна дела, или мономери, који се умотају у ензим у облику бучице. Сваки мономер има каталитички центар који садржи молекул хема, који везује кисеоник. Сваки мономер такође веже молекул НАДПХ, који штити сам ензим од штетних ефеката Х2О.2.
Каталаза најбоље делује при пХ од 7 и има је врло пуно у пероксизомима, који су врећице унутар ћелије које разграђују токсичне молекуле.
Структура каталазе: Сва четири по један и један за све
Каталаза је четвороделни ензим или тетрамер. Четири мономера се обавијају један око другог да би формирали ензим у облику бучице. Сваки мономер има четири домена или делове - попут делова тела који раде различите ствари.
Други домен је онај који садржи хеме групу. Трећи домен је познат као омотавајући домен, где се четири мономера обавијају један око другог да би формирали тетрамер.
Многи мостови соли, или јонске интеракције између позитивних и негативно наелектрисаних бочних ланаца аминокиселина, држите четири мономера заједно. Мономери се ткају једни око других, чинећи ензим тетрамер врло стабилним.
Носи алате
Сваки мономер тетрамера каталазе садржи по једну хем групу. Хеме групе су молекули у облику диска који у свом средишту имају атом гвожђа, који везује кисеоник. Хем је сахрањен у средини каталитичког домена сваког мономера. Сваки мономер каталазе такође веже молекул НАДПХ, али на својој површини.
НАДПХ је ту да заштити ензим од Х.2О.2 (водоник пероксид) да мора да катализује. Ан Х.2О.2 молекул може постати молекул супероксида, то су два атома кисеоника међусобно везана, при чему један од њих има додатни електрон који је високо реактиван - што значи да може да интерагује са електронима у хемијским везама на другим молекулима и да их разбије обвезнице.
Тако је брзо
Кисеонични радикали, попут Х.2О.2, производе се нормалним ћелијским процесима. Пошто су опасни за ћелију, морају се претворити у бенигне молекуле.
Каталаза је један од најбржих познатих ензима. Сваки мономер у тетрамеру каталазе може да изведе скоро 200 000 каталитичких догађаја у секунди. Будући да тетрамер има четири мономера, сваки ензим каталазе може да постигне скоро 800 000 каталитичких догађаја у секунди.
Каталази је потребан овај ниво ефикасности јер Х.2О.2 је опасан за ћелију. Ензими каталазе се акумулирају у врећицама званим пероксисоми унутар ћелије. Пероксисоми су везикуле које разграђују молекуле токсичне за ћелију, укључујући радикале кисеоника попут Х2О.2.
Неутрални пХ
Истраживачи су проучавали активност каталазе на пХ од 7,4 и на 25 степени Целзијуса (77 степени Фахренхеита). Оптимално пХ за реакцију каталазе је око 7, па је један од начина на који истраживачи заустављају активност каталазе у епрувети је промена пХ додавањем јаке киселине или јаке базе.
Унутар ћелије, каталаза се акумулира у пероксизомима, који имају различите пХ вредности када се мере у различитим ћелијама. Часопис „ИУБМБ Лифе“ објавио је да је утврђено да пероксизоми имају пХ у распону од 5,8-6,0, 6,9-7,1 и 8,2.
Према томе, различити пероксизоми могу садржати различите количине каталазе или могу укључити или искључити каталазу у зависности од тога како регулишу свој унутрашњи ниво пХ.