Katalas är ett enzym som finns i cellerna hos djur, växter och aeroba bakterier. Ett enzym är en stor organisk molekyl som syntetiseras i celler och fungerar som katalysator i kemiska reaktioner. Varje typ av enzym har en specifik funktion, och katalasens uppgift är att omvandla en potentiellt skadlig biprodukt till ofarliga och användbara ämnen.
Katalas är, liksom de flesta enzymer, ett protein. Det finns i peroxisomer, som är membranbundna organeller i cellen. Katalasen har en viktig biologisk funktion: den katalyserar nedbrytningen av väteperoxid – ett ämne som är giftigt för organismer – till vatten och molekylärt syre, som båda är ofarliga och nyttiga.
Katalas har en hantelliknande form och består av fyra polypeptidkedjor, var och en med över 500 aminosyror. Enzymet innehåller också fyra hemgrupper, som består av protoporfyrinringar med en enda järnatom. Dessa ringar är inbäddade i de fyra kedjorna.
Väteperoxid är en biprodukt av många biologiska processer i organismer. Alla aeroba organismer använder syre för andning. Reduktionen av syre till vatten är ibland ofullständig, och en extra elektron från en metalljon kan då överföras, vilket leder till bildning av peroxid. Den största delen av väteperoxiden bildas dock vid ATP-produktionen i mitokondrierna.
Även om peroxid är giftigt för levande celler sker reaktionen som bryter ner det till vatten och syre snabbt och effektivt. Katalas räknas som ett av de mest effektiva enzymer som finns, med en omsättningshastighet på nästan 200 000 reaktioner per sekund och subenhet. Utan katalas skulle väteperoxiden finnas kvar och skada cellerna.
Katalasens aktivitet påverkas av många faktorer, bland annat temperatur, pH-värde, saltkoncentration, mängden substrat samt förekomsten av hämmare eller aktiverare.
Temperaturen är en viktig faktor i alla biokemiska reaktioner, eftersom höga temperaturer denaturerar enzymer. När enzymet denatureras förändras dess konformation, vilket gör att substratet binder mindre effektivt och att reaktionen minskar. Fram till den maximala temperaturen (som skiljer sig åt mellan olika typer av katalas) ökar dock reaktionen när temperaturen stiger.
pH-värdet, som anger surhetsgraden eller koncentrationen av vätejoner i en lösning, mäts på en skala från 0 till 14. När en lösning blir mer sur (under 7) kan enzymet ta upp en vätejon från lösningen, och när lösningen blir mer basisk (över 7) kan det förlora en vätejon. Båda dessa ytterligheter kan sänka reaktionshastigheten, eftersom de förändrar de kemiska bindningarna i katalasen.
Det finns två typer av hämmare: icke-konkurrerande hämmare, som binder någon annanstans än vid den aktiva platsen, och konkurrerande hämmare, som binder direkt till katalasens aktiva plats. Koppar(II)sulfat är en känd icke-konkurrerande hämmare av katalas, och cyanid är en annan känd hämmare.
Generellt sett ökar reaktionshastigheten när mängden väteperoxid ökar. Enzymatiska reaktioner följer dock Michaelis–Menten-ekvationen, som visar att varje reaktion når en mättnadspunkt – det vill säga att vid en viss maximal reaktionshastighet ger tillsats av mer substrat ingen ytterligare effekt.
Eftersom katalas finns i nästan alla levande organismer är det ett av de mest studerade enzymer. Detta har lett till att forskare upptäckt fler användningsområden för detta effektiva enzym. Katalas används bland annat för att behandla insidan av livsmedelsförpackningar, där det förhindrar oxidation och därmed hjälper till att konservera maten. Katalas används också vid kallsterilisering, en metod för att konservera mjölk och ost genom behandling med väteperoxid. Katalasen används sedan för att avlägsna eventuella kvarvarande spår av väteperoxiden.
Hälsa och Sjukdom © https://www.sjukdom.online