Katalaza

mini|350px|Prostorna struktura katalaze
**Katalaza**  je široko rasprostranjeni enzim kod prokariota i eukariota. Važan je faktor u antioksidacijskoj zaštiti organizma. Katalizira hemijsku reakciju razgradnje toksičnog  vodikovog peroksida na molekule kisika i vode. Vodikov peroksid , skupa  sa superoksidnim anionom (O2-), hidroksilnim radikalom (HO*) i singletnim kisikom (1O2) spada u slobodne radikale kisika.
## Struktura i funkcija
mini|Vodik peroksid
300px|thumb|Pozitivna katalazna reakcija

Katalaza je sastavljena od četiri podjedinice (tj. ona je tetramer), pri čemu svaka od njih sadrži jednu molekulu hema.  Javlja se kod gotovo svih organizama, od mikroorganizama – do biljaka, životinja i čovjeka. Široko je rasprostranjen kod čovjeka, osobito u ćelijama jetre u peroksisomima i eritrocitima. Glavna  uloga ovog enzima je razgradnja vodikovog peroksida u kisik i vodu:

*2\, H_2O_2 \longrightarrow O_2 + 2\, H_2O.

Za razgradnju vodikovog peroksida, kod čovjeka postoje i drugi enzimi koji su sposobni za istu katalizu, kao primjerice glutation peroksidaza.  Ona  je,  u fiziološkim uvjetima (mala koncentracija vodikovog peroksida), čak i aktivnija od katalaze, ali pri povećanim koncentracijama vodikovog peroksida, aktivnost katalaze se naglo povećava. Prema tome, biološka funkcija katalaze je u sistemu zaštite organizma od štetnog djelovanja vodikovog peroksida, kad mu koncentracija poraste na  neuobičajeno visoku razinu.

Mnoge bakterije imaju ovaj enzim, kao jedan od faktora zaštite od djelovanja imunog sistem . U procesu fagocitoze,  leukociti, odnosno ćelije imunog sistema) uništavaju bakterije proizvodnjom slobodnih radikala kisika, koji ulaze u sadržaj fagocitoznog mjehurića, u kojem leukociti zarobljavaju  bakteriju. Prisustvo i djelovanje katalaze, nekim bakterijama  omogućava da prežive u takvom neprijateljskom okruženju. Neke bakterije ,  kao npr. *Staphylococcus aureus*,  mogu se identificirati utvrđivanjem prisutnosti ovog enzima. Kada je se u bakterijskoj kulturi odvija  katalaza, nakon  dodavanja vodik peroksida pojavljuju se mjehurići kisika, uslijed razgradnje složenih molekula . Ovaj lako izvediv test se često primjenjuje  u mikrobiologiji,  za identifikaciju mikroorganizama.

## Molekulski mehanizam
Iako  kompletan mehanizam djelovanja katalaze trenutno nije poznat, vjeruje se reakcija javlja u dvije faze:

***H2O2 + Fe (III) -E → H2O + O = Fe (IV) -E (. +)**;
***H2O2  + O = Fe (IV) -E (. +) → H2O + Fe (III) -E + O2**

Fe ( ) - E predstavlja željezni centra hem grupe u enzimu. Fe (IV) -E (. +) je mezomerni oblik Fe (V) -E, što znači da se željezo nije u potpunosti oksidiralo  do + V, ali ne prima "pomoćne elektrona" iz liganda hema. Ovaj hem  se zatim mora izvesti  kao radikalni kation (. +).

Kao što vodik peroksid ulazi u aktivno stanje, u interakciji s aminokiselinama Asn147 (asparagin na položaju 147)  i His74, uzrokujući proton (vodikov  ion) za prijenos između atoma kisika. Atom slobodnog kisika koordinira, oslobađajući novoformirane molekula vode i Fe (IV) = O. Fe (IV) = O; reagira  sa drugom molekulom vodikovog peroksida za preoblikovanje  Fe (III) -E i proizvoditi vodu i kisik. Reaktivnost željeznog  centra može poboljšati prisustvo fenolatnog  liganda *Tyr357* u peti ligand željeza, koji mogu pomoći u oksidaciji Fe (III) u Fe (IV). Efikasnost reakcije može se poboljšati interakcijom  His74 i Asn147 s reakcijom intermedijera. U principu, brzina reakcije može se odrediti po Michaelis-Mentenovoj jednadžbi.

Katalaze također mogu  katalizirati oksidacije vodik peroksida, raznih metabolita i toksina, uključujući i formaldehid, mravlja kiselina, fenol, acetaldehid i alkohol. To se odvija prema slijedećoj reakciji:

***H2O2 + H2R → 2H2O + R**.

Tačan mehanizam ove reakcije nije poznat.
Bilo koji teški metalni  ion, kao što je bakar (II) sulfat,  mogu djelovati kao nekonkurentni inhibitor katalaze. Osim toga, otrov cijanid  je kompetitivni inhibitor katalaze u visokim koncentracijama vodikovog peroksida, dok  arsenat djeluje kao aktivator.Trodimenzijske proteinske strukture međuproizvoda  peroksidirane  katalaze dostupne su u bazi Proteinske banke podataka. Ovaj enzim se najčešće koristi u laboratorijima kao alat za učenje efekat enzima na stope reakcija.

## Također pogledajte
*Kataliza
*Katalizator
## Reference
## Vanjski linkovi 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 

Kategorija:EC 1.11.1
Kategorija:Antioksidansi
Kategorija:Hemoproteini
Kategorija:Enzimi
Kategorija:Kataliza
Kategorija:Geni na hromosomu 11