Zawartość
- Funkcja
- Struktura
- Znaczenie katalazy
- Czynniki wpływające na skuteczność katalazy
- Inne zastosowania katalazy
Katalaza jest enzymem występującym w komórkach zwierząt, roślin i bakterii tlenowych. Enzym jest dużą cząsteczką, syntetyzowaną w komórkach i produkowaną do działania jako katalizator w reakcji. Każdy rodzaj enzymu pełni określoną funkcję, a funkcją katalazy jest przekształcanie potencjalnie szkodliwego produktu ubocznego w elementy przydatne dla komórki.
Funkcja
Katalaza, podobnie jak większość enzymów, jest białkiem. Występuje w peroksysomach, które są organellami błoniastych komórek. Katalaza ma ważną funkcję biologiczną: katalizuje rozkład nadtlenku wodoru, substancji toksycznej dla organizmów, w wodę i tlen cząsteczkowy, które są nieszkodliwe i użyteczne.
Struktura
Struktura hantli katalazy zawiera cztery łańcuchy polipeptydowe, z których każdy zawiera ponad 500 aminokwasów. Katalaza ma również cztery grupy hemowe, które są zbudowane z pierścieni protoporfirynowych, zawierających pojedynczy atom żelaza. Te pierścienie są umieszczone w czterech łańcuchach.
Znaczenie katalazy
Nadtlenek wodoru jest produktem ubocznym wielu biologicznych funkcji organizmów. Wszystkie organizmy tlenowe wykorzystują tlen podczas oddychania. Redukcja tlenu w wodzie jest często niekompletna i można przenieść dodatkowy elektron z jonu metalu, powodując tworzenie nadtlenku. Jednak większość nadtlenku wodoru powstaje podczas produkcji ATP w mitochondriach. Chociaż nadtlenek wodoru jest toksyczny dla żywych komórek, reakcja mająca na celu rozbicie go z powrotem do wody i tlenu zachodzi szybko i skutecznie. Katalaza jest znana jako jeden z najbardziej wydajnych enzymów, z obrotem około 200 000 zdarzeń / sekundę / podjednostkę. Bez katalazy w celu zwiększenia szybkości reakcji pozostałby nadtlenek wodoru, uszkadzając komórki.
Czynniki wpływające na skuteczność katalazy
Katalaza i jej współczynnik aktywności są zmieniane przez kilka czynników, w tym temperaturę, pH, stężenie soli, ilość substratu i obecność inhibitorów lub aktywatorów. Temperatura jest ważnym czynnikiem we wszystkich reakcjach biochemicznych, ponieważ wysoka temperatura może powodować denaturację enzymów. Gdy enzym jest denaturowany, zmienia swoją konformację, powodując, że substrat wiąże się mniej wydajnie, zmniejszając w ten sposób szybkość reakcji. Z drugiej strony, dopóki nie zostanie osiągnięta maksymalna temperatura (która jest inna dla każdego typu katalazy), szybkość reakcji wzrośnie wraz z temperaturą. PH, miara kwasowości lub stężenie jonów wodorowych w roztworze, mierzy się w skali od 0 do 14. Gdy roztwór staje się bardziej kwaśny (poniżej 7), enzym może uzyskać jon wodoru z roztworu a gdy roztwór staje się bardziej zasadowy (powyżej 7), może utracić jon wodorowy. Każda z tych skrajności może zmniejszyć szybkość reakcji, ponieważ zmieniają się wiązania chemiczne katalazy. Istnieją dwa rodzaje inhibitorów: niekompetycyjne inhibitory, które wiążą się z miejscem, które nie jest miejscem aktywnym, i konkurencyjne inhibitory, które wiążą się z aktywnym miejscem katalazy. Siarczan miedzi jest znanym niekompetycyjnym inhibitorem katalazy, a cyjanek jest znany jako inhibitor konkurencyjny. Na ogół, wraz ze wzrostem ilości nadtlenku wodoru, wzrasta również szybkość reakcji. Jednak reakcje enzymatyczne są zgodne z równaniem Michaelisa-Mentena, które mówi, że każda reakcja osiągnie punkt nasycenia, co oznacza, że przy maksymalnej szybkości reakcji dodanie większej ilości substratu nie będzie już miało wpływu.
Inne zastosowania katalazy
Ponieważ katalaza jest obecna praktycznie we wszystkich organizmach żywych, jest jednym z najbardziej badanych enzymów. Doprowadziło to naukowców do znalezienia innych funkcji tego wydajnego enzymu. Katalazę stosuje się do traktowania wnętrza tworzyw sztucznych w celu pakowania żywności. Zapobiega utlenianiu, a tym samym pomaga zachować żywność. Katalazę stosuje się również w procesie sterylizacji na zimno, który jest procesem konserwowania mleka i sera przez traktowanie nadtlenkiem wodoru. Enzym ten jest stosowany do usuwania wszelkich pozostałych śladów nadtlenku wodoru.