تم تصميم الخلايا الحية بشكل طبيعي لتكون قادرة على حماية نفسها. بعض التهديدات للخلايا تأتي من المواد الكيميائية التي يتم إنشاؤها في الخلايا نفسها. لمكافحة هذه المواد الكيميائية الضارة ، تخلق الخلايا إنزيمات يمكنها تحويل المواد الكيميائية الخطرة إلى مواد كيميائية غير ضارة. ويعمل أحد هذه الإنزيمات ، المعروف باسم الكاتلاز ، على إزالة السموم من بيروكسيد الهيدروجين.
بيروكسيد الهيدروجين
بيروكسيد الهيدروجين هو مادة كيميائية يمكن إنتاجها عن طريق الخطأ في الخلايا ، يشرح بنك بروتين داتا. تستخدم العديد من الخلايا ، بما في ذلك الخلايا البشرية ، الأكسجين في مجموعة متنوعة من التفاعلات الكيميائية. في بعض الأحيان يتفاعل هذا الأكسجين مع مركبات أخرى قريبة ويشكل بيروكسيد الهيدروجين الكيميائي. يمكن أن يتفاعل بيروكسيد الهيدروجين مع جزيئات معينة داخل الخلايا ويتسبب في تلف للبروتينات والهياكل الخلوية الهامة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تحويل بيروكسيد الهيدروجين إلى جذور الهيدروكسيل ، وهو نوع من الجذور الحرة. الجذور الحرة هي جزيئات غير مستقرة يمكن أن تؤدي إلى سلسلة من التفاعلات التسلسلية داخل الخلايا. تم تصميم الكاتلاز للقضاء على بيروكسيد الهيدروجين من الخلايا.
آلية
الكتاليز (بالإنجليزية: Catalase) هو إنزيم ، مما يعني أنه يزيد من سرعة التفاعلات الكيميائية التي يمكن أن تحدث ببطء شديد داخل الخلايا. التفاعل الذي تسرعه الكاتالاك هو تكسر جزيئين من بيروكسيد الهيدروجين ، إلى جزيئين من الماء وجزيء واحد من غاز الأكسجين. لأن الكاتلاز ينتج الأكسجين ، فهو موجود عادة فقط في الكائنات الحية التي يمكن أن تبقى في وجود الأكسجين. تُعرف هذه الكائنات باسم aerobes.
بناء
بروتين الكاتلاز هو بروتين tetramer ، مما يعني أنه يتكون من أربعة وحدات فرعية للبروتين ، وفقا ل biomolecules في موقع كلية كينيون. بالإضافة إلى هذه الوحدات الفرعية الأربعة للبروتين ، يحتوي الكاتلاز أيضًا على الهيم وجزيء فوسفات أدينين ثنائي النوكليدين النيكوتيناميد ، والذي يشار إليه عادة بـ NADP ؛ هذان الجزيئان ضروريان أيضًا لأن يعمل الإنزيم بشكل صحيح. على الرغم من وجود اختلافات طفيفة في بنية الكاتلاز بين الأنواع الموجودة في الكائنات الحية المختلفة ، إلا أن البنية الكلية لأربع وحدات فرعية للبروتين مقترنة بهيم وجزيء NADP.
الكاتالاز والبكتيريا
تم العثور على الكاتلاز في العديد من البكتيريا التي تنمو في الأكسجين. يعمل هذا كآلية واقية للبكتيريا ، حيث تقوم بعض الخلايا المناعية بتوليد بيروكسيد الهيدروجين لقتل الخلايا البكتيرية المعدية. يمكن أيضًا استخدام الكاتلاز في المختبرات كجزء من نظام الاختبارات لتحديد البكتيريا وفقًا لخصائصها ؛ يتم التعامل مع البكتيريا مع كمية صغيرة من بيروكسيد الهيدروجين. إذا تشكلت الفقاعات ، فإن البكتيريا لديها إنزيم الكاتلاز.
كاتالاز وغراي هيرز
قد ترتبط الكاتلاز أيضًا بشيب الشعر. تشير مقالة عام 2009 في ساينس ديلي إلى البحث الذي وجد أن الشعر الرمادي ينتج عن تراكم بيروكسيد الهيدروجين في بصيلات الشعر. إن بيروكسيد الهيدروجين قادر على تبييض الشعر فقط إذا انخفضت مستويات الكاتلاز في خلايا بصيلات الشعر.
