Sisu
Katalaas on loomade, taimede ja aeroobsete bakterite rakkudes leiduv ensüüm. Ensüüm on suur molekul, mis on sünteesitud rakkudes ja toodetud katalüsaatorina reaktsioonis. Iga ensüümi tüüp täidab spetsiifilist funktsiooni ja katalaasi funktsioon on potentsiaalselt kahjuliku kõrvalsaaduse muutmine raku jaoks kasulikeks elementideks.
Funktsioon
Catalase, nagu enamik ensüüme, on valk. Seda leidub peroksisoomides, mis on membraansed rakkude organellid. Katalaasil on oluline bioloogiline funktsioon: see katalüüsib vesinikperoksiidi, organismidele mürgise aine, vee ja molekulaarse hapniku lagunemist, mis on nii ohutud kui ka kasulikud.
Struktuur
Katalaasi hantli struktuur sisaldab nelja polüpeptiidahelat, millest igaüks sisaldab rohkem kui 500 aminohapet. Katalaasil on ka neli hemorühma, mis on valmistatud ühest raua aatomist koosnevatest protoporfüriinitsüklitest. Need rõngad paiknevad neljas ahelas.
Katalase tähtsus
Vesinikperoksiid on paljude organismide bioloogiliste funktsioonide kõrvalprodukt. Kõik aeroobsed organismid kasutavad hingamisel hapnikku. Hapniku vähenemine vees on sageli ebatäielik ja metalliioonist võib eralduda täiendav elektron, mis põhjustab peroksiidi moodustumist. Kuid enamik vesinikperoksiidist tekib ATP tootmise ajal mitokondrites. Kuigi vesinikperoksiid on elusrakkudele mürgine, tekib reaktsioon vee ja hapniku tagasi murdmiseks kiiresti ja tõhusalt. Katalaas on tuntud kui üks kõige tõhusamaid ensüüme, mille käive on umbes 200 000 sündmust / teine / alaühik. Ilma katalaasita reaktsiooni kiiruse suurendamiseks jääks vesinikperoksiid, kahjustades rakke.
Katalase efektiivsust mõjutavad tegurid
Katalaasi ja selle aktiivsuse kiirust muudavad mitmed tegurid, sealhulgas temperatuur, pH, soola kontsentratsioon, substraadi kogus ja inhibiitorite või aktivaatorite olemasolu. Temperatuur on kõigi biokeemiliste reaktsioonide jaoks oluline tegur, kuna kõrge temperatuur võib põhjustada ensüümide denaturatsiooni. Kui ensüüm on denatureeritud, muudab see selle konformatsiooni, põhjustades substraadi vähem tõhusa seondumise, vähendades seeläbi reaktsiooni kiirust. Teisest küljest, kuni saavutatakse maksimaalne temperatuur (mis on erinev iga katalaasi tüübi puhul), suureneb reaktsioonikiirus koos temperatuuriga. PH-d, happesuse mõõdet või vesinikuioonide kontsentratsiooni lahuses mõõdetakse skaalal 0 kuni 14. Kuna lahus muutub happelisemaks (alla 7), võib ensüüm saada lahusest vesiniku-iooni. ja kui lahus muutub aluselisemaks (üle 7), võib see kaotada vesiniku-iooni. Kumbki neist äärmistest põhjustest võib vähendada reaktsiooni kiirust, kuna katalaasi keemilised sidemed muutuvad. On kahte tüüpi inhibiitoreid: mittekonkureerivad inhibiitorid, mis seonduvad saidiga, mis ei ole aktiivne koht, ja konkureerivad inhibiitorid, mis seonduvad katalaasi aktiivse saidiga. Vasksulfaat on teadaolev mittekonkureeriv katalaasi inhibiitor ja tsüaniid on tuntud kui konkureeriv inhibiitor. Üldiselt, kui vesinikperoksiidi kogus suureneb, suureneb ka reaktsiooni kiirus. Ent ensümaatilised reaktsioonid järgivad Michaelis-Menten võrrandit, mis ütleb, et iga reaktsioon jõuab küllastuspunkti, mis tähendab, et maksimaalse reaktsioonikiiruse korral enam substraadi lisamisel ei ole enam mõju.
Katalase muud kasutusalad
Kuna katalaas esineb peaaegu kõigis elusorganismides, on see üks enim uuritud ensüüme. Selle tulemusel leidsid teadlased selle tõhusa ensüümi jaoks muid funktsioone. Katalüsaati kasutatakse plastide sisemuse ravimiseks toidu pakendamiseks. See hoiab ära oksüdatsiooni ja aitab seega hoida toitu. Katalüsaati kasutatakse ka külma steriliseerimisprotsessi käigus, mis on piima ja juustu säilitamise protsess vesinikperoksiidiga töötlemisel. Seda ensüümi kasutatakse vesinikperoksiidi järelejäänud jälgede eemaldamiseks.