Содержание
Фермент каталаза является одним из самых эффективных ферментов, известных из всех, так как каждый фермент может выполнять почти 800 000 каталитических событий в секунду. Ключевой функцией каталазы является защита клеток от перекиси водорода (H2О2) молекулы путем преобразования их в кислород (O2) и вода (H2О). ЧАС2О2 может повредить ДНК.
Каталаза состоит из четырех отдельных частей, или мономеров, которые превращаются в фермент в форме гантели. Каждый мономер имеет каталитический центр, который содержит молекулу гема, которая связывает кислород. Каждый мономер также связывает молекулу NADPH, которая защищает сам фермент от разрушительного воздействия H.2О2.
Каталаза работает лучше всего при рН 7, и ее очень много в пероксисомах, которые являются мешочками внутри клетки, которые расщепляют токсичные молекулы.
Структура каталазы: все четыре один и один для всех
Каталаза - это фермент, состоящий из четырех частей, или тетрамер. Четыре мономера обертываются вокруг друг друга, образуя фермент в форме гантели. Каждый мономер имеет четыре домена или части - как части тела, которые делают разные вещи.
Второй домен - это тот, который содержит гемовую группу. Третий домен известен как домен обтекания, в котором четыре мономера обертываются вокруг друг друга, образуя тетрамер.
Многие солевые мостики или ионные взаимодействия между положительно и отрицательно заряженными аминокислотными боковыми цепями удерживают четыре мономера вместе. Мономеры переплетаются друг с другом, что делает фермент тетрамера очень стабильным.
Он несет инструменты
Каждый мономер тетрамера каталазы содержит одну гемовую группу. Гемовые группы представляют собой молекулы в форме диска, в центре которых находится атом железа, который связывает кислород. Гем похоронен в середине каталитического домена каждого мономера. Каждый мономер каталазы также связывает молекулу NADPH, но на своей поверхности.
НАДФН защищает фермент от H2О2 (перекись водорода), что он должен катализировать. H2О2 молекула может стать супероксидной молекулой, то есть двумя атомами кислорода, связанными друг с другом, причем у одного из них есть дополнительный электрон, который обладает высокой реакционной способностью - это означает, что он может взаимодействовать с электронами в химических связях на других молекулах и разрушать эти связи.
Это так быстро
Кислородные радикалы, такие как Н2О2, производятся нормальными клеточными процессами. Поскольку они опасны для клетки, они должны быть превращены в доброкачественные молекулы.
Каталаза является одним из самых быстрых известных ферментов. Каждый мономер в тетрамере каталазы может выполнять почти 200 000 каталитических событий в секунду. Поскольку тетрамер имеет четыре мономера, каждый фермент каталазы может выполнять почти 800 000 каталитических событий в секунду.
Каталаза нуждается в этом уровне эффективности, потому что H2О2 опасно для клетки. Ферменты каталазы накапливаются в мешках, называемых пероксисомами внутри клетки. Пероксисомы - это пузырьки, которые разлагают молекулы, токсичные для клетки, включая кислородные радикалы, такие как H2О2.
Нейтральный рН
Исследователи изучили активность каталазы при рН 7,4 и при 25 градусах Цельсия (77 градусов по Фаренгейту). Оптимальный рН для реакции каталазы составляет около 7, поэтому один из способов остановить активность каталазы в пробирке - это изменить рН путем добавления сильной кислоты или сильного основания.
Внутри клетки каталаза накапливается в пероксисомах, которые имеют различные рН при измерении в разных клетках. Журнал «IUBMB Life» сообщил, что было обнаружено, что пероксисомы имеют рН в диапазоне 5,8-6,0, 6,9-7,1 и 8,2.
Таким образом, разные пероксисомы могут содержать разные количества каталазы или могут включать или выключать каталазу в зависимости от того, как они регулируют свой внутренний уровень pH.