La catalasa és un enzim que es troba en gairebé tots els organismes vius. La seva funció principal és catalitzar la reacció de descomposició del peròxid d'hidrogen a substàncies inofensives per a l'organisme. La catalasa és de gran importància per a la vida de les cèl·lules, ja que les protegeix de la destrucció per espècies reactives d'oxigen.
Informació general
L'enzim catalasa pertany a les oxidoreductases, una àmplia classe d'enzims que catalitzen la transferència d'electrons d'una molècula reductora (donadora) a una molècula oxidant (acceptora).
El pH òptim perquè la catalasa funcioni al cos humà és d'uns 7, tanmateix, la velocitat de reacció no canvia significativament amb valors d'hidrogen de 6,8 a 7,5. El pH òptim per a altres catalases oscil·la entre 4 i 11., depenent del tipus d'organisme. La temperatura òptima també varia, per a una persona és d'uns 37o C.
La catalasa és un dels enzims més ràpids. Només una molècula és capaç de convertir milions de molècules de peròxid d'hidrogen en aigua i oxigen en qüestió de minuts.dona'm un segon. Des d'un punt de vista enzimològic, això vol dir que l'enzim catalasa es caracteritza per un gran nombre de recanvis.
Estructura enzimàtica
La catalasa és un tetràmer de quatre cadenes polipeptídiques, cadascuna de les quals té més de 500 aminoàcids. L'enzim té quatre grups d'hem porfíric, gràcies als quals reacciona amb espècies reactives d'oxigen. L'hemo oxidat és el grup prostètic de la catalasa.
Historial de descobriments
La catalasa no va ser coneguda pels científics fins al 1818, quan Louis Jacques Tenard, el químic que va descobrir el peròxid d'hidrogen a les cèl·lules vives, va suggerir que la seva destrucció es devia a l'acció d'una substància biològica desconeguda anteriorment.
L'any 1900, el químic alemany Oscar Löw va encunyar per primera vegada el terme "catalasa" per referir-se a la misteriosa substància que descomposava peròxids. També va aconseguir respondre a la pregunta d'on es troba l'enzim catalasa. Com a resultat de nombrosos experiments, Oscar Lev va revelar que aquest enzim és característic de gairebé tots els organismes animals i vegetals. En una cèl·lula viva, com molts altres enzims, la catalasa es troba als peroxisomes.
El 1937, la catalasa es va cristal·litzar per primera vegada a partir del fetge de vedella. El 1938, es va determinar el pes molecular de l'enzim - 250 kDa. El 1981, els científics van imaginar l'estructura tridimensional de la catalasa bovina.
Catàlisi de peròxid d'hidrogen
Malgrat que el peròxid d'hidrogen ho ésproducte de molts processos metabòlics normals, no és inofensiu per al cos.
Per evitar la destrucció de cèl·lules i teixits, el peròxid d'hidrogen s'ha de convertir ràpidament en una altra substància menys perillosa per al cos. L'enzim catalasa fa exactament aquesta tasca: descompon una molècula de peròxid en dues molècules d'aigua i una d'oxigen.
La reacció de descomposició del peròxid d'hidrogen als teixits vius:
2 H2O2 → 2 H2O + O 2
El mecanisme molecular de la descomposició del peròxid d'hidrogen per l'enzim catalasa encara no s'ha estudiat amb precisió. Se suposa que la reacció té lloc en dues etapes: a la primera, el ferro del grup prostètic de la catalasa s'uneix a l'àtom d'oxigen del peròxid i s'allibera una molècula d'aigua. En el segon pas, l'hem oxidat reacciona amb una altra molècula de peròxid d'hidrogen, donant lloc a la formació d'una altra molècula d'aigua i una d'oxigen.
A causa d'aquesta acció de l'enzim catalasa sobre el peròxid d'hidrogen, la presència d'aquesta substància activa en mostres de teixit és fàcil de determinar. Per fer-ho, n'hi ha prou amb afegir una petita quantitat de peròxid d'hidrogen a la mostra de prova i observar la reacció. La presència de l'enzim està indicada per la formació de bombolles d'oxigen. Aquesta reacció és bona perquè no requereix cap equip ni instrument especial; es pot observar a simple vista.
Val la pena assenyalar que l'ióqualsevol metall pesat pot actuar com a inhibidor de catalasa no competitiu. A més, el conegut cianur es comporta com un inhibidor competitiu de la catalasa si hi ha molt peròxid d'hidrogen als teixits. Els arsenats fan el paper d'activadors.
Aplicació
L'efecte de descomposició de l'enzim catalasa sobre el peròxid d'hidrogen ha trobat aplicació a la indústria alimentària: amb l'ajuda d'aquest enzim s'elimina la llet H2 O 2 abans de fer formatge. Una altra aplicació és l'envasament especial d'aliments que protegeix els productes de l'oxidació. La catalasa també s'utilitza a la indústria tèxtil per eliminar el peròxid d'hidrogen dels teixits.
S'utilitza en petites quantitats en la higiene de lents de contacte. Alguns desinfectants contenen peròxid d'hidrogen i la catalasa s'utilitza per descompondre aquest compost abans de reutilitzar les lents.
Activitat
L'activitat de l'enzim catalasa depèn de l'edat del cos. En els teixits joves, l'activitat de l'enzim és molt més gran que en els vells. Amb l'edat, tant en humans com en animals, l'activitat de la catalasa disminueix gradualment com a conseqüència de l'envelliment d'òrgans i teixits.
Segons un estudi recent, una disminució de l'activitat de la catalasa és una de les possibles causes dels cabells canosos. El peròxid d'hidrogen es forma constantment al cos humà, però no fa mal: la catalasa la descomposa ràpidament. Però si el nivell d'aquest enzim es redueix, és obvi que no tot el peròxid d'hidrogen és catalitzat per l'enzim. Així, decolora el cabell des de l'interior, dissolent-setints naturals. Aquest descobriment inesperat ara està sent provat pels investigadors i pot tenir un paper en el desenvolupament de fàrmacs que aturen l'envelliment dels cabells.