Πώς η θερμοκρασία επηρεάζει τη δραστηριότητα του ενζύμου καταλάσης;

Το υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι το υποπροϊόν πολυάριθμων βιολογικών διεργασιών και για να διασπάσει αυτό το μόριο, το σώμα χρησιμοποιεί ένα ένζυμο που ονομάζεται καταλάση. Όπως τα περισσότερα ένζυμα, η δραστηριότητα της καταλάσης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη θερμοκρασία. Η καταλάση είναι πιο αποτελεσματική σε μια βέλτιστη θερμοκρασία, με λιγότερο από τη βέλτιστη κατάλυση σε θερμότερες ή ψυχρότερες θερμοκρασίες.

TL;DR (Πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα; Δεν έχω διαβάσει)

Η καταλάση λειτουργεί καλύτερα σε περίπου 37 βαθμούς Κελσίου -- καθώς η θερμοκρασία γίνεται πιο ζεστή ή πιο κρύα από αυτό, η ικανότητά της να λειτουργεί θα μειωθεί.

Τι κάνει η Catalase

Το υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι τοξικό για τους περισσότερους ζωντανούς οργανισμούς. Ωστόσο, πολλοί οργανισμοί μπορούν να το διασπάσουν σε λιγότερο αντιδραστικά προϊόντα μέσω της χρήσης καταλάσης. Ένα μόριο ενζύμου καταλάσης είναι ικανό να αποδομήσει 40 εκατομμύρια μόρια υπεροξειδίου του υδρογόνου σε νερό και οξυγόνο σε 1 δευτερόλεπτο. Αυτή η αντίδραση μπορεί να παρατηρηθεί σε δείγμα ιστού που περιέχει καταλάση και προσθήκη υπεροξειδίου του υδρογόνου. Τα αποτελέσματα της αντίδρασης μπορούν να θεωρηθούν ως ο σχηματισμός φυσαλίδων οξυγόνου.

Δομή και Μοριακός Μηχανισμός

Το ένζυμο καταλάση αποτελείται από τέσσερις πολυπεπτιδικές αλυσίδες, με κάθε αλυσίδα να περιέχει περισσότερα από 500 αμινοξέα. Οι τέσσερις ομάδες που περιέχουν σίδηρο της καταλάσης της επιτρέπουν να αλληλεπιδρά με μόρια υπεροξειδίου του υδρογόνου. Καθώς το υπεροξείδιο του υδρογόνου εισέρχεται στην ενεργό θέση του ενζύμου καταλάσης, αλληλεπιδρά με δύο αμινοξέα, προκαλώντας τη μεταφορά ενός πρωτονίου μεταξύ των ατόμων οξυγόνου. Αυτό σχηματίζει ένα νέο μόριο νερού και το ελευθερωμένο άτομο οξυγόνου στη συνέχεια αντιδρά με ένα άλλο μόριο υπεροξειδίου του υδρογόνου για να σχηματίσει νερό και ένα μόριο οξυγόνου.

Επιδράσεις θερμοκρασίας

Τα αποτελέσματα της καταλάσης, όπως όλα τα ένζυμα, επηρεάζονται από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Η θερμοκρασία έχει επίδραση τόσο στη δομή της ίδιας της καταλάσης όσο και στους δεσμούς υδρογόνου που έχει σχεδιαστεί να διασπά. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται προς το βέλτιστο σημείο, οι δεσμοί υδρογόνου χαλαρώνουν, καθιστώντας ευκολότερη τη δράση της καταλάσης στα μόρια του υπεροξειδίου του υδρογόνου. Εάν η θερμοκρασία αυξηθεί πέρα ​​από το βέλτιστο σημείο, το ένζυμο μετουσιώνεται και η δομή του διαταράσσεται. Στους ανθρώπους, η βέλτιστη θερμοκρασία για την καταλάση είναι 37 βαθμοί Κελσίου.

Ρόλος στους ζωντανούς οργανισμούς

Αν και η ικανότητά του να διασπά ένα τοξικό μόριο όπως το υπεροξείδιο του υδρογόνου μπορεί να κάνει την καταλάση να φαίνεται απαραίτητο προϊόν, τα ποντίκια που έχουν σχεδιαστεί για να αναπτύσσονται χωρίς καταλάση έχουν φυσιολογική φυσική εμφάνιση. Ορισμένες έρευνες έχουν δείξει ότι η έλλειψη καταλάσης μπορεί να οδηγήσει στην ανάπτυξη διαβήτη τύπου 2. Φαίνεται ότι ορισμένα άλλα μόρια μέσα στους ζωντανούς οργανισμούς είναι σε θέση να διασπάσουν επαρκώς το υπεροξείδιο του υδρογόνου - αρκετά για να συντηρήσουν τη ζωή. Η τοξική φύση του υπεροξειδίου του υδρογόνου το καθιστά επίσης ισχυρό απολυμαντικό.