תוֹכֶן
האנזים הקטלאז הוא אחד האנזימים היעילים ביותר הידועים, מכיוון שכל אנזים יכול לבצע כמעט 800,000 אירועים קטליטים בשנייה. הפונקציה הקטאלזית העיקרית היא הגנה על תאים מפני מי חמצן (H2הו2מולקולות על ידי המרתן לחמצן (O2) ומים (ח2O). ח2הו2 יכול לפגוע ב- DNA.
הקטלאז נוצר על ידי ארבעה חלקים נפרדים, או מונומרים, המתעטפים לאנזים בצורת משקולת. לכל מונומר מרכז קטליטי המכיל מולקולת heme, הקושרת חמצן. כל מונומר קושר גם מולקולה של NADPH, המגנה על האנזים עצמו מההשפעות המזיקות של H2הו2.
קטלאז פועל בצורה הטובה ביותר ב pH של 7, והוא נפוץ מאוד בפרוקסיזומים, שהם הנרתיקים שבתא שמתפרקים מולקולות רעילות.
מבנה קטלאז: ארבע אחד, ואחד לכל
קטלאז הוא אנזים בן ארבעה חלקים, או טטרמר. ארבעה מונומרים עוטפים זה את זה ליצירת אנזים בצורת משקולת. לכל מונומר ארבעה תחומים, או חלקים כמו חלקי גוף שעושים דברים שונים.
התחום השני הוא זה שמכיל את קבוצת heme. התחום השלישי הוא המכונה תחום העטיפה, וכאן ארבע המונומרים עוטפים זה את זה ליצירת טטרמר.
גשרי מלח רבים, או אינטראקציות יוניות בין שרשראות צדדיות של חומצות אמינו טעונות לשלילה, מחזיקות את ארבעת המונומרים יחד. המונומרים טווים זה סביב זה, מה שהופך את האנזים לטטרמר ליציב מאוד.
זה נושא כלים
כל מונומר של הקטטרראז מכיל קבוצת heme אחת. קבוצות Heme הן מולקולות בצורת דיסק שיש בהן אטום ברזל במרכז, הקושר חמצן. ההמ קבור באמצע התחום הקטליטי של כל מונומר. כל מונומר קטליז קושר מולקולת NADPH, אך על פני השטח שלה.
ה- NADPH נמצא שם כדי להגן על האנזים מה- H2הו2 (מי חמצן) שהוא חייב לזרז. א ח2הו2 מולקולה יכולה להפוך למולקולת סופרוקסיד, שהיא שני אטומי חמצן המחוברים זה לזה, כאשר לאחד מהם יש אלקטרון נוסף שהוא מאוד תגובתי - כלומר הוא יכול לתקשר עם האלקטרונים בקשרים כימיים על מולקולות אחרות ולפרק את אותם קשרים.
זה כל כך מהיר
רדיקלי חמצן, כמו H2הו2, מיוצרים על ידי תהליכים סלולריים רגילים. מכיוון שהם מסוכנים לתא, עליהם להמיר למולקולות שפירות.
קטלאז הוא אחד האנזימים המהירים ביותר הידועים. כל מונומר בטטרמר הקטאז יכול לבצע כמעט 200,000 אירועים קטליטים בשנייה. מכיוון שלטטרמר יש ארבעה מונומרים, כל אנזים קטליז יכול לעשות כמעט 800,000 אירועים קטליטיים בשנייה.
Catalase זקוק לרמת יעילות זו מכיוון ש- H2הו2 מסוכן לתא. אנזימים קטלאזיים מצטברים בכיסים הנקראים פרוקסיסומים בתוך תא. פרוקסיזומים הם שלפוחיות המשפילות מולקולות רעילות לתא, כולל רדיקלי חמצן כמו H2הו2.
PH ניטראלי
החוקרים בחנו את פעילות הקטלאז בחומציות של 7.4 וב 25 מעלות צלזיוס (77 מעלות פרנהייט). ה- pH האופטימלי לתגובת הקטלאז הוא סביב 7, כך שאחת הדרכים שהחוקרים מפסיקים את הפעילות הקטלאזית במבחנה היא לשנות את החומציות על ידי הוספת חומצה חזקה או בסיס חזק.
בתוך התא מצטבר קטלאז בפרוקסיסומים, בעלי רמת pH משתנה כשמדדים אותם בתאים שונים. בכתב העת "IUBMB Life" דווח כי נמצא כי פרוקסיזומים בעלי pH שנע בין 5.8-6.0, 6.9-7.1 ו- 8.2.
לפיכך, פרוקסיזומים שונים עשויים להכיל כמויות שונות של קטאז, או עשויים להפעיל או לכבות את הקטלאז, תלוי באופן בו הם מווסתים את רמת החומציות הפנימית שלהם.