Lebende Zellen sind natürlich so konzipiert, dass sie sich selbst schützen können. Einige Bedrohungen für Zellen kommen von Chemikalien, die in den Zellen selbst erzeugt werden. Um diese schädlichen Chemikalien zu bekämpfen, erzeugen Zellen Enzyme, die gefährliche Chemikalien in harmlose Chemikalien umwandeln können. Ein solches Enzym, Katalase genannt, wirkt, um Wasserstoffperoxid zu entgiften.
Wasserstoffperoxid
Wasserstoffperoxid ist eine Chemikalie, die zufällig in Zellen produziert werden kann, erklärt die Protein Data Bank. Viele Zellen, einschließlich menschlicher Zellen, verwenden Sauerstoff in einer Vielzahl von chemischen Reaktionen. Manchmal reagiert dieser Sauerstoff mit anderen nahe gelegenen Verbindungen und bildet das chemische Wasserstoffperoxid. Wasserstoffperoxid kann mit bestimmten Molekülen innerhalb von Zellen reagieren und Schäden an Proteinen und wichtigen zellulären Strukturen verursachen. Zusätzlich kann Wasserstoffperoxid in Hydroxylradikale umgewandelt werden, was eine Art von freiem Radikal ist. Freie Radikale sind instabile Moleküle, die schädliche Kettenreaktionen in Zellen auslösen können. Katalase wurde entwickelt, um Wasserstoffperoxid aus Zellen zu eliminieren.
Mechanismus
Katalase ist ein Enzym, das chemische Reaktionen beschleunigt, die sonst in Zellen sehr langsam ablaufen würden. Die Reaktion, die Katalase beschleunigt, ist der Abbau von zwei Molekülen Wasserstoffperoxid, in zwei Moleküle Wasser und ein Molekül Sauerstoffgas. Da Katalase Sauerstoff produziert, wird es im Allgemeinen nur in Organismen gefunden, die in Gegenwart von Sauerstoff überleben können; Diese Organismen sind als Aerobier bekannt.
Struktur
Das Katalase-Protein ist ein Tetramer, was bedeutet, dass es aus vier Protein-Untereinheiten besteht, laut den Biomolekülen auf der Website des Kenyon College. Zusätzlich zu diesen vier Proteinuntereinheiten enthält Katalase auch ein Häm- und ein Nicotinamidadenindinucleotidphosphatmolekül, das üblicherweise als NADP bezeichnet wird; Diese zwei Moleküle sind auch notwendig, damit das Enzym richtig funktioniert. Obwohl die Katalase-Struktur unter den in verschiedenen Organismen vorkommenden Typen leichte Unterschiede aufweist, ist die Gesamtstruktur von vier Protein-Untereinheiten mit einem Häm- und NADP-Molekül kombiniert.
Katalase und Bakterien
Katalase wird in vielen Sauerstoff-wachsenden Bakterien gefunden. Dies funktioniert als ein Schutzmechanismus für Bakterien, da einige Immunzellen Wasserstoffperoxid erzeugen, um infektiöse Bakterienzellen abzutöten. Katalase kann auch in Laboratorien als Teil einer Reihe von Tests verwendet werden, um Bakterien anhand ihrer Eigenschaften zu identifizieren. die Bakterien werden mit einer kleinen Menge Wasserstoffperoxid behandelt; Wenn sich Blasen bilden, haben die Bakterien das Enzym Katalase.
Katalase und graue Haare
Katalase kann auch mit dem Ergrauen der Haare verbunden sein. Ein 2009 Artikel in Science Daily zitiert Forschung, die festgestellt, dass graue Haare durch die Ansammlung von Wasserstoffperoxid in Haarfollikel verursacht werden. Das Wasserstoffperoxid ist in der Lage, das Haar nur zu bleichen, wenn die Katalase-Konzentration in den Haarfollikelzellen abnimmt.
