Enzima catalasa: características básicas
Catalasa: una enzima que se encuentra en casi todosorganismos vivos. Su función principal es catalizar la reacción de descomposición del peróxido de hidrógeno a sustancias inocuas para el cuerpo. La catalasa es de gran importancia para la actividad vital de las células, ya que las protege de la destrucción por formas activas de oxígeno.
Información general
La enzima catalasa se refiere a las oxidoreductasas, una vasta clase de enzimas que catalizan la transferencia de electrones de la molécula reductora (donante) a la molécula oxidante (aceptor).
El pH óptimo para la catalasa en humanosel cuerpo tiene aproximadamente 7, sin embargo, la velocidad de reacción no cambia significativamente a valores del índice de hidrógeno de 6.8 a 7.5. El pH óptimo para otras catalasas varía de 4 a 11, dependiendo del tipo de organismo. La temperatura óptima también varía, para una persona es de aproximadamente 37o C.
La catalasa es una de las enzimas más rápidas. Una sola molécula puede convertir millones de moléculas de peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno en un segundo. Desde el punto de vista de la enzimología, esto significa que la enzima catalasa se caracteriza por un gran número de revoluciones.
Estructura de la enzima
Catalase es un tetrámero de cuatrocadenas polipeptídicas, cada una de las cuales tiene una longitud de más de 500 aminoácidos. La enzima tiene cuatro grupos de péptidos hemo, por lo que reacciona con las formas activas de oxígeno. El hemo oxidado es un grupo protésico de catalasa.
Historia de descubrimiento
La catalasa no era conocida por los científicos hasta 1818,mientras que Louis Jacques Tenar, un químico que descubrió el peróxido de hidrógeno en las células vivas, no asumió que su destrucción se debió a la acción de una sustancia biológica previamente desconocida.
En 1900, el químico alemán Oscar Lev introdujo por primera veztérmino "catalasa" para la designación de una sustancia misteriosa que descompone el peróxido. También logró responder la pregunta, donde está contenida la enzima catalasa. Como resultado de numerosos experimentos, Oscar Lev reveló que esta enzima es característica de casi todos los animales y organismos de plantas. En una célula viva, como muchas otras enzimas, la catalasa está contenida en los peroxisomas.
En 1937, por primera vez fue posible cristalizarcatalasa de hígado de vaca. En 1938, se determinó que la masa molecular de la enzima era de 250 kDa. En 1981, los científicos recibieron una imagen de una estructura tridimensional de catalasa bovina.
Catálisis del peróxido de hidrógeno
A pesar de que el peróxido de hidrógeno es un producto de muchos procesos metabólicos normales, no es inofensivo para el cuerpo.
La reacción de descomposición del peróxido de hidrógeno en los tejidos vivos:
2 H2O2 → 2 H2O + O2
Mecanismo molecular de la división del peróxidola enzima hidrogenasa catalasa aún no se ha estudiado. Se supone que la reacción tiene lugar en dos etapas: en la primera etapa, el hierro en el grupo protésico de catalasa se une al átomo de oxígeno del peróxido, mientras que se libera una molécula de agua. En la segunda etapa, el hemo oxidado reacciona con otra molécula de peróxido de hidrógeno, lo que da como resultado la formación de otra molécula de agua y una molécula de oxígeno.
Debido a esta acción de la enzima catalasa enperóxido de hidrógeno, la presencia de esta sustancia activa en muestras de tejido es fácil de determinar. Para hacer esto, simplemente agregue una pequeña cantidad de peróxido de hidrógeno a la muestra y observe la reacción. La presencia de una enzima se indica mediante la formación de burbujas de oxígeno. Esta reacción es buena porque no requiere ningún equipo o herramienta especial, se puede observar a simple vista.
Vale la pena señalar que la ion de cualquier metal pesadopuede actuar como un inhibidor no competitivo de la catalasa. Además, todo el cianuro conocido se comporta como un inhibidor competitivo de la catalasa, si hay mucho peróxido de hidrógeno en los tejidos. Los arseniatos desempeñan el papel de activadores.
Solicitud
El efecto degradante de la enzima catalasa sobre el peróxido de hidrógeno ha encontrado aplicación en la industria alimentaria: esta enzima elimina de la leche H2Acerca de2 antes de cocinar el queso Otra aplicación es el envasado especial de alimentos, que protege los productos de la oxidación. La catalasa también se usa en la industria textil para eliminar el peróxido de hidrógeno de los tejidos.
Se usa en pequeñas cantidades enhigiene de lentes de contacto. Algunos desinfectantes tienen peróxido de hidrógeno en la composición, y la catalasa se usa para dividir este componente antes de volver a usar las lentes.
Actividad
La actividad de la enzima catalasa depende de la edadorganismo En los tejidos jóvenes, la actividad de la enzima es mucho más alta que en los viejos. Con la edad, tanto en humanos como en animales, la actividad de la catalasa disminuye gradualmente como resultado del envejecimiento de órganos y tejidos.
Según un estudio reciente, una disminuciónla actividad de la catalasa es una de las posibles causas del encanecimiento del cabello. El peróxido de hidrógeno se forma constantemente en el cuerpo humano, pero no daña, la catalasa lo descompone rápidamente. Pero si se reduce el nivel de esta enzima, es obvio que no todo el peróxido de hidrógeno es catalizado por la enzima. Por lo tanto, decolora el cabello desde el interior, disolviendo los tintes naturales. Este descubrimiento inesperado ahora está siendo probado por los investigadores, y, tal vez, desempeñará un papel en el desarrollo de fármacos que suspendan el encanecimiento del cabello.
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