Katalaz (CAT) Katalaz (CAT; EC 1.11.1.6), bitkilerde hidrojen peroksiti (H₂O₂) suya (H₂O) ve oksijene (O₂) parçalayan bir antioksidan enzimdir.
Süperoksit Dismutaz (SOD) tarafından üretilen H₂O₂’yi zararsız hale getirerek hücre içi oksidatif dengeyi korur.
Özellik
Açıklama
Enzim sınıfı
Oksidoredüktaz
Görev
Hidrojen peroksiti (H₂O₂) suya dönüştürmek
Kofaktör
Demir (Fe³⁺) veya Manganez (Mn²⁺)
Optimal pH
6.8 – 7.5
Lokalizasyon
Peroksizom, mitokondri, kloroplast
İlişkili enzimler
SOD, POD, APX, GR (antioksidan zincir üyeleri)
Biyosentezi ve Etkileşimleri
Aşama
Süreç
Etkileşimde Olduğu Faktörler
Gen ekspresyonu
CAT1, CAT2, CAT3 genleri stresle aktive olur
Jasmonat, ABA, etilen
Aktivasyon
SOD tarafından üretilen H₂O₂ miktarına göre düzenlenir
SOD, POD, APX
İnhibisyon
Yüksek etilen, ağır metal birikimi veya aşırı ROS üretimi
Oksidatif hasar artar
Koordinasyon
SOD → CAT → POD zincirinde görev alır
ROS temizleme mekanizması tamamlanır
Bitkideki Fizyolojik Rolleri
Süreç
CAT’ın Rolü
Tarımsal Önemi
Oksidatif stres kontrolü
H₂O₂’yi nötralize eder
Kuraklık, sıcaklık, tuzluluk toleransı
Fotosentez
Kloroplastta ROS birikimini önler
Yaprak yanıklığı engellenir
Solunum
Mitokondride enerji üretimini dengeler
Hücre ölümü önlenir
Yaşlanma (senesens)
ROS birikimini geciktirir
Yaprak dökümü azalır
Meyve olgunlaşması
Etilen kaynaklı H₂O₂ birikimini sınırlar
Koz açılması ve olgunluk dengelenir
Hormon etkileşimi
ABA, etilen ve GA sinyaliyle bağlantılıdır
Stres yönetimi optimize edilir
Antepfıstığında Özel Rolü
Dönem
CAT Aktivitesi
Etkisi
İlkbahar (Mart–Nisan)
Artmaya başlar
Yeni sürgün ve göz oluşumu desteklenir
Yaz (Haziran–Ağustos)
Maksimum düzey
Kuraklık ve sıcaklığa karşı savunma
Olgunlaşma (Eylül)
Yüksek ama değişken
Koz iç kalitesi korunur, oksidatif stres kontrolü
Boş yıl (alternans)
Düşük aktivite
ROS birikimi artar, hücre yaşlanması hızlanır
Depolama dönemi
Yüksek CAT aktivitesi kaliteyi korur
Meyve kararması ve bozulma azalır
Katalaz Aktivitesini Etkileyen Faktörler
Faktör
Etki Mekanizması
Sonuç
Kuraklık / Sıcaklık
ROS artışıyla CAT genleri aktive olur
Stres dayanıklılığı ↑
Etilen
Kısa vadede CAT aktivitesi artar
Uzun sürede ROS baskısı ↓
ABA (Abscisik asit)
CAT ekspresyonunu artırır
Su stresine tolerans ↑
Kalsiyum (Ca²⁺)
Hücre zar stabilitesi sağlar
Enzim yapısı korunur
Silisyum
CAT + SOD sistemini birlikte uyarır
Oksidatif stres dayanıklılığı ↑
Ağır metaller (Cu, Zn fazlası)
Enzimi inhibe eder
ROS birikimi ↑
Antioksidan uygulamaları
Askorbik asit, glutatyon ile desteklenir
ROS dengesi sağlanır
Eksiklik ve Fazlalık Belirtileri
Durum
Belirti
Etki
Düşük CAT aktivitesi
Yaprak yanıkları, kloroz, hücre ölümü
ROS birikimi artar
Aşırı CAT aktivitesi
Diğer ROS sinyalleri (özellikle H₂O₂) baskılanır
Savunma tepkileri zayıflar
Dengeli CAT aktivitesi
Optimal redoks dengesi
Yüksek fotosentez ve verimlilik
Antepfıstığında Uygulama Alanları
Uygulama
Amaç
Etki
Kalsiyum + Silisyum
CAT aktivitesini stabilize etmek
Kuraklık ve ısı stresi direnci ↑
Biyostimülantlar (deniz yosunu, humik asit)
Antioksidan sistem aktivasyonu
Hücre dayanıklılığı ↑
Mikro elementler (Fe, Mn, Zn)
Kofaktör desteği
Enzim aktivitesi ↑
Antietilen (AVG, 1-MCP)
Fazla etilen baskısını azaltmak
Oksidatif stres kontrolü
Organik karbon kaynakları (fulvik asit)
Enerji metabolizmasını destekler
Redoks dengesi iyileşir
Diğer Enzimlerle Karşılaştırmalı Rolü
Enzim
Görev
CAT ile İlişkisi
SOD (Süperoksit Dismutaz)
O₂•⁻ → H₂O₂ dönüşümü
CAT, H₂O₂’yi nötralize eder
POD (Peroksidaz)
H₂O₂ → H₂O (fenoliklerle)
CAT ile paralel çalışır
APX (Askorbat Peroksidaz)
Askorbik asit aracılı H₂O₂ yıkımı
CAT sonrası tamamlayıcı enzim
GR (Glutatyon Redüktaz)
Redoks denge yenileme
CAT sistemini destekler
LOX (Lipoksigenaz)
ROS üretimi
CAT bu oksidatif baskıyı dengeler
Araştırma Bulguları (Antepfıstığı ve Benzer Türler)
Çalışma
Bulgular
Yorum
Harran Üniv. (2021)
Kuraklıkta CAT aktivitesi 2,5 kat artış gösterdi
Sıcaklık ve su stresi toleransı
Siirt TARMAK (2020)
Zn + Si uygulaması CAT ve SOD aktivitesini %60 artırdı
Savunma sistemi güçlendi
Atatürk Bahçe Kültürleri (2022)
Antietilen uygulaması CAT aktivitesini stabilize etti
Olgunlaşma yavaşladı
Gaziantep Üniv. (2019)
GA₃ uygulaması CAT aktivitesini geçici olarak artırdı
Gelişim süresi uzadı
Aktiviteyi Artıran / Baskılayan Faktörler
Etken
Etki
Tarımsal Sonuç
Kalsiyum, Silisyum, Bor
Aktivite ↑
Hücre direnci ↑
Askorbik Asit, Glutatyon
Aktivite ↑
ROS nötralizasyonu ↑
Aşırı N gübreleme
Aktivite ↓
ROS birikimi ↑
Yüksek etilen / sıcaklık stresi
Aktivite ↑ (kısa vadeli)
Savunma ↑ ancak yaşlanma hızlanabilir
Düşük oksijen ortamı (CA depoları)
Aktivite ↓
Metabolik hız düşer, dayanıklılık artar
Sonuç ve Teknik Değerlendirme
-Katalaz (CAT), antepfıstığında SOD sonrası ikinci savunma hattını oluşturan en kritik antioksidan enzimdir.
-Kuraklık, sıcaklık ve oksidatif stres koşullarında CAT aktivitesi bitkinin yaşam kapasitesini belirler.
-SOD–CAT–POD üçlüsünün dengesi, antepfıstığında verim, kalite ve uzun ömürlü yaprak performansı açısından stratejik öneme sahiptir.
-Kalsiyum, silisyum ve mikro element destekleri CAT stabilitesini güçlendirirken, aşırı etilen veya azot yükü bu dengeyi bozar.
