الكاتلاز هو إنزيم يلعب دورًا حيويًا في حماية الخلايا من الآثار الضارة لأنواع الأكسجين التفاعلية (ROS)، مثل بيروكسيد الهيدروجين (H2O2). إنه نوع من إنزيم البيروكسيداز الموجود في جميع الكائنات الحية تقريبًا، بما في ذلك النباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة.
كيف يعمل الكاتاليز في التفاعلات الكيميائية
في التفاعلات الكيميائية غير العضوية يعمل الكاتلاز كمحفز، مما يعني أنه يسرع من معدل التفاعل دون أن يستهلك نفسه. على وجه التحديد، يسهل الكاتلاز تحلل بيروكسيد الهيدروجين في الماء وغاز الأكسجين ، كما هو موضح بالمعادلة التالية:
2H2O2 → 2H2O + O2
هذا التفاعل ضروري لأن بيروكسيد الهيدروجين هو منتج ثانوي للعديد من العمليات الخلوية ويمكن أن يكون سامًا إذا تراكم في الخلايا. يمنع الكاتلاز تراكم بيروكسيد الهيدروجين عن طريق تحطيمه إلى منتجات غير ضارة.
تتضمن الآلية التي يعمل بها الكاتلاز الموقع النشط للإنزيم. الموقع النشط هو منطقة على جزيء الإنزيم حيث ترتبط الركيزة (في هذه الحالة ، بيروكسيد الهيدروجين) وتخضع لتحول كيميائي. في حالة الكاتلاز، يحتوي الموقع النشط على مجموعة هيم مع ذرة حديد في مركزها.
عندما يدخل بيروكسيد الهيدروجين الموقع النشط، فإنه يتفاعل مع ذرة الحديد، مما يؤدي إلى انتقال الإلكترونات. يسهل نقل الإلكترون هذا تحلل بيروكسيد الهيدروجين إلى ماء وأكسجين. ثم تنفجر جزيئات الأكسجين المنبعثة بسرعة من موقع التفاعل.
يُعرف الكاتالاز بكفاءته الرائعة في تحلل بيروكسيد الهيدروجين، حيث يبلغ معدل دورانه حوالي 40 مليون جزيء في الثانية. يتم تحقيق هذا الرقم المرتفع من خلال قدرة الإنزيم على الارتباط بسرعة وإطلاق بيروكسيد الهيدروجين ، مما يسمح بمعالجة جزيئات متعددة في وقت واحد.
بشكل عام يعمل الكاتلاز كآلية دفاع حيوية ضد الآثار الضارة لأنواع الأكسجين التفاعلية في الكائنات الحية. تُظهر قدرتها على تكسير بيروكسيد الهيدروجين بكفاءة الدور الأساسي الذي تلعبه الإنزيمات في تسهيل التفاعلات الكيميائية غير العضوية والحفاظ على التوازن الخلوي.
