יצורים אירוביים (אווירניים) משתמשים בחמצן על מנת ליצור אנרגיה, התהליך נקרא נשימה תאית.
תוך כדי פעילות הנשימה התאית נוצרים תוצרי לוואי רעילים: מי חמצן H2O2 ויון של חמצן O2- (סופראוקסיד, superoxide).
לתוצרים אלו יש יכולת חמצון חזקה באופן כללי ועם חומרים אורגאניים בפרט. פעולת החמצון גורמת לשינוי תצורת החומר האורגאני ונזק לפעילותו. על אף הכמות הזניחה של תוצרי הלוואי (חלקיקי אחוז עד אחוזים בודדים), תוצרים אלו מסוכנים מאוד לתא ויכולים להוביל למותו.
 

על מנת לנטרל את תוצרי הלוואי המחמצנים המזיקים פיתחו היצורים האווירניים 3 אנזימים:
(1). סופראוקסיד דיסמוטאז (SOD, superoxide dismutase) ההופך את יון הסופראוקסיד למי חמצן (פחות מסוכנים).
(2). פרוקסידאז (Peroxide) הופך את מי החמצן למים.
(3). קטלאז (Catalase) הופך מי חמצן למים וחמצן. לאנזים זה קבוצת הם (Heme) ובמרכזה אטום ברזל (כמו בהמוגלובין).
תהליך נטרול מי החמצן מתרחש בשני שלבים:
בשלב ראשון מולקולת מי חמצן הופכת למים ואטום חמצן אחד נקשר לקטלאז.
בשלב השני מולקולת מי חמצן נוספת הופכת למים ומולקולת החמצן השנייה חוברת לראשונה ליצור מולקולת חמצן.
 
תמונה של מבנה האנזים, באדיבות ויקיפדיה.
 
מאת: ד"ר מאיר ברק
המחלקה לביולוגיה מבנית
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

11 תגובות

  • הדר

    מה הpH המיטבי של אנזים קטלאז

    מה הpH המיטבי של אנזים קטלאז בפלפל????
    למטרת ניסוי חשוב

  • אורלי אליהו

    השוואה

    בעקבות ניסוי במעבדה אנחנו מעוניינים לדעת מהו ההבדל הכמותי של אנזים הקטלז בגזר לעומת מלפפון ותפו"א. היכן ניתן למצוא נתונים על כך ומהי המשמעות, אם בכלל, להבדלים אלו?

  • מעיין

    מהו תהליך ייצור מי החמצן בגוף?

    אפשר לנסח את זה כנוסחה הכימית הבאה?

    C6H12O6+H2O+O2=C6H12O7+H2O

  • נועה

    מטרת המבחן

    שלום, רציתי לדעת מהי מטרת המבחן הנעשה באמצעות קטלאז ואיזו אבחנה ניתן לעשות בעזרתו עבור חיידקי קוק גרם חיוביים?
    בנוסף, אשמח לדעת מהי תרומתו של מבחן הקטלאז לאלימות של חיידקים במהלך מחלה.
    תודה רבה.

  • מאיר

    תגובה

    מבחן קטלאז עצמו לא יכול לזהות חיידק מסויים אלא רק האם לחיידק יש את האנזים או לא.
    מוסיפים מי חמצן לתרבית ואם יש שם חיידקים בעלי אנזים קטלאז נראה בועות חמצן (סטפילוקוק למשל הוא קטלאז חיובי).

    למיטב ידיעתי המבחן לא מוסיף או מוריד מאלימות החיידק.

    [לבסוף ארצה רק לציין שהמדור אינו מדור רפואי והכותבים בו אינם רופאים; לכן בכל שאלה עם יישום בריאותי/רפואי יש לפנות ולהתייעץ עם רופא.]

  • ליהי

    התמודדות עם חיידקים באבולוציה

    שלום מעניינת אותי ההתמודדות של בע"ח עם חיידקים ואיזה מנגנוני הגנה הם פיתחו- במערכת החיסונית ואולי במבנה הגוף במשך השנים. האם חקרו נושא זה?
    למה בני האדם לא פיתחו אמצעי הגנה כלשהו נגד הסטרפטוקוק A שהוא גם מסוכן וגם מופיע הרבה שנים וגוף האדם עוד לא פיתח משהו נגדו אלא נאלץ להיעזר באנטיביוטיקה.

  • מאיר ברק

    תגובה

    הגוף של בעלי חיים ובני אדם הוא מערכת מדהימה שהתפתחה במהלך מליוני שנים והפכה למורכבת יותר יותר.

    יש דרכים רבות להתמודד עם חיידקים:
    העור הוא המנגנון הראשון המונע חדיקת חיידקים מסוכנים לגוף. פגיעה בשלמות העור (בבע"ח ובאדם) יוצרת פתח לכניסת מזהמים.
    [כמובן שיש גם דרכי כניסה אחרות כמו מערכת הנשימה העיכול וכו'].

    נושא מערכת החיסון עצמה יכול להכיל ספרים שלמים והוא נושא לקורסים שלמים וכמובן שלא ניתן להכיל אותו בתשובה קצרה זו. אני מוסיף בסוף התגובה מספר קישורים לסרטונים במדור מאגר מדע היכולים להבהיר את הנושא מעט.

    ברור שבני האדם פיתחו אמצעי הגנה לסטרפטוקוקוס A ולשאר החיידקים ולא ברור לי מדוע את קוראת לו מסוכן.
    מספר האנשים המתים מהמחלה או לחלופין נפגעים קשה לצמיתות זניח אם בכלל קיים.
    העובדה היא שסטרפטוקוקוס A מוכל רוב במערכת הנשימה העליונה (גרון) ולא מצליח להתפשט למקומות אחרים בגוף.

    דוגמא הרבה יותר טובה לשאלה שלך הוא נגיף האיידס.
    נגיף זה יודע להשתנות ולשטות במערכת החיסון ולכן מערכת החיסון לא מצליחה לאתר ולהשמיד אותו.
    בהתחשב בזמן הקצר בו קיימת המחלה בבני אדם (עשרות שנים) ברור שמערכת החיסון לא "השכילה" למצוא דרכי הגנה ולכן אנו כל-כך רגישים.
    קישורים:
    התגובה החיסונית הנרכשת
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1747&incat=1428&a...

    חיסון פעיל
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1751&incat=1428&a...

    וירוס השפעת כמודל למערכת החיסון
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1747&incat=1428&a...

  • מאיר ברק

    תוכל לעיין בתשובות ובקישורים הבאים

    קישורים:
    זירוז תגובות כימיות
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1797&incat=1428&a...

    מהם אנזימים
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1747&incat=1428&a...

    אתר על האנזים קטלאז (אנגלית)
    http://www.catalase.com/cataext.htm

  • איליה

  • אורית

  • מאיר ברק

    בישול יהרוס אנזימים

    חלבון עובר דנטורציה (denaturation) בטמפרטורה של מעל 70 מעלות ולכן בישול נכון יהרוס את כל האנזימים.
    גם שינוי בחומציות יכול להוביל לפגיעה דומה
    הדנטורציה גורמת לפגיעה במבנה המרחבי של החלבון וכך הורסת את פעילותו.

    במידה והבישול לא "שלם" ויש חלקים בהם הטמפרטורה לא הגיע לסף המתאים ייתכנו אנזימים פעילים (למשל בסטיק "חי" שמרכזו אדום ונוטף דם). חשוב להבין שבמצב זה לא רק האנזימים פעילים אלא גם חיידקים וגורמי מחלה אחרים מסוכנים.

    אך כמו תמיד בביולוגיה יש גם יוצאים מהכלל.
    ישנם חיידקים אוהבי חום (תרמופילים) החיים בטמפרטורות של 100 מעלות צלסיוס ואפילו יותר. הם חיים בעיקר במעיינות חמים ובארובות תת-מימיות של מים חמים. יש תיאוריות הסוברות שארובות אלו הן מקור אפשרי לאנרגייה שאיפשרה יצירת חיים בתחילת קיום כדור הארץ (לפירוט: http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1503&incat=1412&a...)
    החלבונים של חיידקים אלו "מוגנים" ויכולים לתפקד גם בטמפרטורות גבוהות מ70 מעלות.