Żywe komórki są naturalnie zaprojektowane, aby móc się chronić. Niektóre zagrożenia dla komórek pochodzą od substancji chemicznych generowanych w samych komórkach. Aby zwalczyć te szkodliwe chemikalia, komórki tworzą enzymy, które mogą przekształcić niebezpieczne chemikalia w nieszkodliwe. Jeden taki enzym, znany jako katalaza, działa w celu odtruwania nadtlenku wodoru.
Nadtlenek wodoru
Nadtlenek wodoru to substancja chemiczna, którą można przypadkowo wytworzyć w komórkach - wyjaśnia Bank Danych Białkowych. Wiele komórek, w tym komórki ludzkie, wykorzystuje tlen w różnych reakcjach chemicznych. Czasami ten tlen reaguje z innymi pobliskimi związkami i tworzy chemiczny nadtlenek wodoru. Nadtlenek wodoru może reagować z pewnymi cząsteczkami wewnątrz komórek i powodować uszkodzenia białek i ważnych struktur komórkowych. Ponadto nadtlenek wodoru można przekształcić w rodniki hydroksylowe, które są rodzajem wolnych rodników. Wolne rodniki są niestabilnymi cząsteczkami, które mogą wyzwalać szkodliwe reakcje łańcuchowe w komórkach. Katalaza ma na celu wyeliminowanie nadtlenku wodoru z komórek.
Mechanizm
Katalaza jest enzymem, co oznacza, że przyspiesza reakcje chemiczne, które w przeciwnym razie wystąpiłyby bardzo wolno w komórkach. Reakcja, która jest katalaza przyspiesza rozpad dwóch cząsteczek nadtlenku wodoru, do dwóch cząsteczek wody i jedną cząsteczką gazowego tlenu. Ponieważ katalaza wytwarza tlen, zwykle występuje tylko w organizmach, które mogą przetrwać w obecności tlenu; te organizmy są znane jako tlenowce.
Struktura
Białko katalaza jest tetramerem, co oznacza, że składa się z czterech podjednostek białkowych, zgodnie z Biocząsteczki w Kenyon College internetowej. W dodatku do tych czterech podjednostek białkowych, katalaza zawiera również hem i cząsteczkę fosforan dinukleotydu nikotynamid adenina, powszechnie określany jako NADP; te dwie cząsteczki są również niezbędne do właściwego działania enzymu. Chociaż istnieją nieznaczne różnice w strukturze katalazy według rodzajów występujących w różnych organizmach, ogólna struktura cztery podjednostki białkowe w połączeniu z hemem i cząsteczki NADP.
Katalaza i bakterie
Katalaza występuje w wielu bakteriach wytwarzających tlen. Działa to jako mechanizm ochronny dla bakterii, ponieważ niektóre komórki odpornościowe wytwarzają nadtlenek wodoru w celu zabicia zakaźnych komórek bakteryjnych. Katalazę można również stosować w laboratoriach jako część schematu testów do identyfikacji bakterii na podstawie ich cech; bakterie są traktowane niewielką ilością nadtlenku wodoru; jeśli tworzą się bąbelki, bakterie mają enzym katalazowy.
Catalase and Gray Hairs
Katalaza może być również związana z siwieniem włosów. Z 2009 roku artykuł w Science Daily cytuje badania, które wykazało, że siwe włosy są spowodowane przez nagromadzenie nadtlenku wodoru w mieszkach włosowych. Nadtlenek wodoru jest zdolny do wybielania włosów tylko wtedy, gdy zmniejsza się poziom katalazy w komórkach mieszków włosowych.
