La catalasa existe en los peroxisomas de los glóbulos rojos y de algunos tejidos. Su función principal es catalizar la descomposición del H2O2 en H2O y O2, de modo que el H2O2 no interactuará con el O2 en el quelato de hierro. genera -OH muy dañino
La función de la catalasa es reducir el peróxido de hidrógeno al agua: 2H2O2=O2 ↑ 2H2O
Nombre chino: catalasa
Alias en inglés: catalasa de hígado de bovino; catalasa de eritrocitos humanos; catalasa de hígado de perro; catalasa de hígado (hígado bovino); catalasa de eritrocitos humanos; catalasa de Corynebacterium glutamicum; catalasa de Micrococcus lysodeikticus; 232-577-1 La catalasa está presente en casi todos los organismos biológicos. Se encuentra comúnmente en los organismos respiratorios, principalmente en los cloroplastos, las mitocondrias, el retículo endoplasmático de las plantas, el hígado y los glóbulos rojos de los animales. Su actividad enzimática proporciona un mecanismo de defensa antioxidante para el organismo.
CAT es una enzima hemo y diferentes fuentes tienen estructuras diferentes. Sus niveles de actividad varían en diferentes tejidos. El peróxido de hidrógeno se descompone más rápido en el hígado que en órganos como el cerebro o el corazón debido a los altos niveles de CAT en el hígado. Aunque no se comprende completamente el mecanismo catalítico completo de la catalasa, se cree que su proceso catalítico se divide en dos pasos:
H2O2 Fe(III)-E → H2O O=Fe(IV)-E (. )
H2O2 O=Fe(IV)-E(. ) → H2O Fe(III)-E O2[12]
Donde, "Fe()-E" representa el Átomo central de hierro (Fe) unido al grupo hemo (E) de la enzima. Fe(IV)-E(.) es una forma vibratoria de Fe(V)-E, es decir, el átomo de hierro no está completamente oxidado a V valencia, pero acepta algunos "electrones de soporte" del hemo. Por lo tanto, el hemo en la fórmula de reacción también se expresa como un catión de radical libre (. ).
El peróxido de hidrógeno ingresa al sitio activo e interactúa con el residuo de asparagina (Asn147) en la posición 147 de la enzima y 74. El residuo de histidina (His74) en la posición interactúa de modo que se transfiere un protón entre átomos de oxígeno. Los átomos de oxígeno libres se combinan coordinadamente para generar moléculas de agua y Fe(IV)=O. Fe(IV)=O reacciona con una segunda molécula de peróxido de hidrógeno para reformar Fe(III)-E y genera moléculas de agua y oxígeno. [12] La reactividad del átomo de hierro en el centro activo puede mejorarse debido a la presencia de la cadena lateral de fenol del residuo de tirosina (Tyr357) en la posición 357 (que ayuda a que el Fe (III) se oxide a Fe (IV). ). La eficiencia de la reacción puede mejorarse mediante la interacción de His74 y Asn147 con los intermedios de la reacción. [12] La velocidad de esta reacción generalmente puede determinarse mediante la ecuación de Michaelis-Menten.
[2]
La calasa también puede oxidar otras sustancias citotóxicas, como el formaldehído, el ácido fórmico, el fenol y el etanol. Estos procesos de oxidación requieren el uso de peróxido de hidrógeno mediante la siguiente reacción:
H2O2 H2R → 2H2O R
Nuevamente, el mecanismo de reacción específico no está claro.
Cualquier ion de metal pesado (como los iones de cobre en el sulfato de cobre) puede actuar como inhibidor no competitivo de la catalasa. Además, el cianuro altamente tóxico es un inhibidor competitivo de la catalasa y puede unirse firmemente al hemo de la enzima, impidiendo que la enzima catalice la reacción.
La estructura tridimensional del intermedio de catalasa en estado peroxidado ha sido resuelta y se puede buscar en Protein Database. Prueba de catalasa en curso, se pueden observar burbujas.
La detección de calasas es uno de los tres principales métodos de detección utilizados por los microbiólogos para identificar especies bacterianas, que utiliza peróxido de hidrógeno para detectar la presencia de catalasa. Si las bacterias contienen catalasa, se puede observar la formación de burbujas de oxígeno añadiendo una pequeña cantidad de extracto bacteriano a la solución de peróxido de hidrógeno.
Si se generan burbujas, la bacteria se considera "catalasa positiva". Como estafilococos y micrococos. De lo contrario, la bacteria se considera "catalasa negativa". Como estreptococos y enterococos. Aunque la prueba de catalasa no puede identificar un organismo específico, puede ayudar eficazmente en el diagnóstico cuando se combina con otros métodos de prueba.
Además, la presencia o ausencia de catalasa en bacterias también depende de las condiciones de crecimiento celular y del medio de cultivo utilizado. La catalasa está presente en diversos tejidos de todos los animales conocidos, especialmente en altas concentraciones en el hígado. En el escarabajo bombardero, la catalasa tiene un propósito único. El escarabajo tiene dos conjuntos separados de sustancias químicas almacenadas en glándulas. Las glándulas más grandes almacenan hidroquinona y peróxido de hidrógeno, mientras que las glándulas más pequeñas almacenan catalasa y peroxidasa de rábano picante. Cuando el escarabajo mezcla las sustancias químicas de las dos glándulas, libera oxígeno, que oxida la hidroquinona y actúa como estimulante.
La calasa también se encuentra comúnmente en las plantas, pero no en los hongos, aunque se ha descubierto que algunos hongos producen la enzima en ambientes cálidos y con pH bajo.
La mayoría de los microorganismos aeróbicos contienen catalasa [4]. Las excepciones incluyen Streptococcus, una bacteria aeróbica que no tiene catalasa. Algunos microorganismos anaeróbicos, como Methanosarcina barkeri, también contienen catalasa. La catalasa se utiliza en la industria alimentaria para eliminar el peróxido de hidrógeno de la leche utilizada para elaborar queso. La catalasa también se utiliza en los envases de alimentos para evitar que los alimentos se oxiden. En la industria textil, la catalasa se utiliza para eliminar el peróxido de hidrógeno de los textiles y garantizar que el producto terminado esté libre de peróxido. También se utiliza para limpiar lentes de contacto: después de remojar las lentes en un limpiador que contiene peróxido de hidrógeno, se usa catalasa para eliminar el peróxido de hidrógeno residual antes de su uso. Uso de catalasa en la industria de la belleza: algunos tratamientos faciales incluyen la enzima junto con peróxido de hidrógeno para aumentar la cantidad de oxígeno en las células de las capas superiores de la epidermis.
La calasa también se utiliza a menudo en el laboratorio como herramienta para comprender el efecto de las enzimas en las velocidades de reacción.