ФЕРМЕНТЫ КАТАЛАЗЫ И ПЕРОКСИДАЗЫ И ИХ СВОЙСТВА

Аннотация

В данной работе рассмотрены ферменты - каталаза и пероксидаза - важные компоненты клеточной защиты от окислительного стресса. Каталаза является ключевым элементом антиоксидантной системы и быстро расщепляет перекись водорода на кислород и воду. Пероксидазы обладают широкой субстратной специфичностью, окисляют фенольные соединения и участвуют в защитных реакциях. Строение этих ферментов, наличие кофакторов (например, гема), чувствительность к pH и температуре, а также различия в их функционировании в различных организмах были проанализированы на основе научной литературы. Ключевые слова: Arabidopsis thaliana, акаталаземия, детоксикация, биоремедиация, редокс-гомеостаз Annotation: This thesis explores catalase and peroxidase enzymes as essential components of cellular defense against oxidative stress. Catalase serves as a major antioxidant enzyme, rapidly decomposing hydrogen peroxide into water and oxygen. Peroxidases, with their broad substrate specificity, oxidize phenolic compounds and participate in various protective responses. The molecular structures of these enzymes, the presence of cofactors (e.g., heme), sensitivity to pH and temperature, as well as their functional variations across different organisms were analyzed based on scientific literature. Keywords: Arabidopsis thaliana, acatalasemia, detoxification, bioremediation, redox homeostasis. Katalaza - tirik organizmlarda uchraydigan eng muhim antioksidant fermentlardan biri bo‘lib, hujayralarda metabolik jarayonlar natijasida hosil bo‘ladigan vodorod peroksid - H₂O₂ni kislorod - O₂ va suv - H₂O ga parchalash orqali hujayrani oksidlovchi stressdan himoya qiladi. Vodorod peroksid ko‘plab fermentativ reaksiyalarda oraliq mahsulot sifatida hosil bo‘ladi va hujayra tarkibidagi DNK, lipid va oqsillarga zarar yetkazuvchi oksidlovchi agent hisoblanadi. Katalaza faoliyati orqali bu toksik modda tezda zararsizlantiriladi. Bu ferment barcha aerob organizmlarda, jumladan, inson, hayvon, o‘simlik va mikroorganizmlarda uchraydi va peroksisomalarda joylashgan bo‘ladi. Katalaza fermenti strukturaviy jihatdan tetramer bo‘lib, har bir subbirlikda gem (Fe³⁺) prostetik guruhi mavjud. Ushbu gem guruhi fermentning faol markazida joylashgan bo‘lib, vodorod peroksidni adu.uz universaljurnal.uz 481 “ZAMONAVIY BIOLOGIYANING DOLZARB MUAMMOLARI VA RIVOJLANISH ISTIQBOLLARI” xalqaro ilmiy-amaliy anjuman materiallari parchalash reaktsiyasida ishtirok etadi. Fermentning optimal faolligi neytral yoki biroz ishqoriy muhitda pH 6.8–7.5 kuzatiladi, haroratga nisbatan esa 30–45°C oralig‘ida eng yuqori faollikni ko‘rsatadi. Katalaza faoliyatiga pH, harorat, substrat kontsentratsiyasi, shuningdek ba’zi metall ionlari (masalan, Cu², Hg²⁺) inibirlovchi ta’sir ko‘rsatadi. Inson organizmida katalaza, ayniqsa jigar, buyrak, yurak va qon eritrotsitlarida yuqori darajada uchraydi. Arabidopsis thaliana o‘simligida esa katalazaning bir nechta izoformalari (CAT1, CAT2, CAT3) mavjud bo‘lib, ularning har biri turli fiziologik sharoitlarda faollashadi [4,5]. Katalaza fermentining biologik ahamiyati nihoyatda yuqori. U hujayra ichki muhitining barqarorligini, ya’ni redoks gomeostazini saqlashda ishtirok etadi. Organizmda bu fermentning yetishmovchiligi akatalazemiya (Takasaki sindromi) kabi holatlarga olib keladi. Bu irsiy holatda og‘iz bo‘shlig‘ida yaralar, to‘qimalarning zaiflashuvi kabi klinik belgilari kuzatiladi. Shuningdek, katalaza darajasining pasayishi qarish jarayonlari, diabet, yurak-qon tomir kasalliklari, Alzheimer va Parkinson kasalliklari bilan bog‘liq deb topilgan. Katalazaning yuqori faolligi esa ayrim hollarda saraton hujayralariga qarshi kurashishda potentsial terapevtik ahamiyat kasb etishi mumkin. Katalaza shuningdek o‘simliklarda abiotik stress - masalan, qurg‘oqchilik, tuzlilik, og‘ir metallar ta’siriga qarshi himoya tizimining ajralmas bo‘lagi sifatida faoliyat yuritadi [5,6]. Sanoat sohasida katalazadan keng foydalaniladi. Oziq-ovqat sanoatida, xususan, sut mahsulotlarini kisloroddan tozalashda, tibbiyotda antiseptik vositalarni zararsizlantirishda, laboratoriya diagnostikasida fermentativ reaksiya indikator sifatida hamda biotexnologik qurilmalarda biosensor element sifatida qo‘llaniladi. Fermentning yuqori tezlikda faoliyat yuritishi va substratga nisbatan kuchli affiniteti uni ko‘plab texnologik jarayonlar uchun ideal vosita sifatida baholashga asos beradi [6]. Peroksidazalar - oksidoreduktaza sinfiga mansub bo‘lgan, gidrogen peroksid (H₂O₂) yoki boshqa organik peroksidlarni elektron qabul qiluvchi sifatida ishlatib, turli substratlarni oksidlovchi fermentlardir. Ular biologik sistemalarda antioksidant himoya mexanizmlarining muhim komponenti bo‘lib, oksidlovchi stressga qarshi kurashda ishtirok etadi. Peroksidazalar turli to‘qimalarda keng tarqalgan va o‘simlik, hayvon, zamburug‘ va mikroorganizmlarda uchraydi. Bu fermentlar organizmda hujayra tarkibidagi reaktiv kislorod turlarining (ROS) toksik ta’sirini kamaytirishda, detoksifikatsiya jarayonlarida va immun javoblar