PRÁCTICA. ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

PRÁCTICA. ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

1.  Investigar sobre la catalasa:

1. Función biológica (incluir reacción que cataliza)

La catalasa es una de las enzimas antioxidantes más importantes. Está presente en casi todos los organismos aeróbicos. La catalasa descompone dos moléculas de peróxido de hidrógeno en una molécula de oxígeno y dos moléculas de agua en una reacción de dos pasos. El primer paso del mecanismo de reacción implica la formación de un compuesto intermedio I espectroscópicamente distinto (Figura 1 (a)) que es una especie de oxiferrilo covalente (FeIVO) que tiene un radical catión  de porfirina, mediante la reducción de una molécula de peróxido de hidrógeno. En el segundo paso de la reacción (Figura 1 (b)), el compuesto I se reduce mediante reacciones redox mediante una transferencia de dos electrones desde un donante de electrones (la segunda molécula de peróxido de hidrógeno) para producir la enzima libre, oxígeno y agua. (Ankita , Liang-Jun, Chandan Kumar, & Nilanjana, 2019)[pic 2][pic 1]

[pic 3]

La catalasa previene la acumulación y protege los orgánulos celulares y los tejidos del daño causado por el peróxido, que es producido continuamente por numerosas reacciones metabólicas. En los mamíferos, la catalasa se encuentra predominantemente en el hígado. (The Editors of Encyclopaedia, 2017)

1. Localización en la célula

La catalasa se encuentra en todos los sitios principales de producción de H2O2 en el entorno celular (como peroxisomas, mitocondrias, citosol y cloroplasto) de plantas superiores. Múltiples formas moleculares de isoenzimas catalasa indican su función versátil dentro del sistema vegetal. La modulación de H2O2 por las isoenzimas catalasa dentro de células u orgánulos específicos en momentos específicos y fases de desarrollo interfiere directa o indirectamente con la transducción de señales en las plantas. (Iti & Parvaiz , 2014)

La catalasa se localiza en la matriz de peroxisomas en células de mamíferos, incluidos los hepatocitos humanos y de rata, células renales de bovino y rata, células neuronales de rata y neutrófilos humanos. (Zhou & Kang, 2000)

1. Importancia de la actividad de la catalasa para la célula

El propósito de la catalasa en las células vivas es protegerlas del daño oxidativo, que puede ocurrir cuando las células u otras moléculas del cuerpo entran en contacto con compuestos oxidativos. Este daño es el resultado natural de las reacciones que ocurren dentro de sus células. Las reacciones pueden incluir subproductos como el peróxido de hidrógeno, que puede ser dañino para el cuerpo. Para prevenir tal daño, la enzima catalasa ayuda a deshacerse de estos compuestos al descomponer el peróxido de hidrógeno (H2O2) en agua y oxígeno inofensivos. (Lohner, 2016)

1. Estructura tridimensional de la enzima

En los humanos, la catalasa es codificada por un gen de 34 kb que posee 12 intrones y 13 exones y que codifica para una proteína de 526 aminoácidos. La mayoría de las catalasas estudiadas son enzimas tetraméricas con un peso molecular cercano a los 240 kDa (60 kDa por cada subunidad) y cada monómero está asociado con un grupo prostético hemina o ferroprotoporfirina.

Su estructura está conformada por cuatro dominios compuestos por estructuras secundarias formadas por hélices alfa y láminas β-plegadas, y estudios realizados en la enzima del hígado de humanos y bovinos han demostrado que estas proteínas están unidas a cuatro moléculas de NADPH. Estas moléculas de NADPH no parecen ser esenciales para la actividad enzimática de la catalasa (para la producción de agua y oxígeno a partir de peróxido de hidrógeno), pero sí parece relacionarse con una disminución de la susceptibilidad de esta enzima frente a elevadas concentraciones de su tóxico sustrato. Los dominios de cada subunidad en la catalasa de humanos son:

• Un brazo N-terminal extendido no-globular, que funciona para la estabilización de la estructura cuaternaria
• Un β-barril de ocho láminas β-plegadas antiparalelas, que aportan algunos de los residuos de unión lateral al grupo hemo
• Un dominio de “envoltura” que rodea el dominio exterior, incluyendo al grupo hemo
• Un dominio con estructura de hélice alfa

Las cuatro subunidades, con estos cuatro dominios, se encargan de la formación de un largo canal cuyo tamaño es crítico para el mecanismo de reconocimiento del peróxido de hidrógeno por parte de la enzima (que emplea aminoácidos como histidina, asparagina, glutamina y ácido aspártico para ello). (Puig, 2019)

1. Definición de:

1. Apoenzima

La apoenzima es la parte proteica de una enzima. El cofactor de la parte no proteica junto con la apoenzima de la parte proteica forma una holoenzima. Las apoenzimas son importantes para la actividad enzimática ya que son responsables de la especificidad de las enzimas para sus sustratos. Las apoenzimas solas no son enzimas activas; deben unirse a un cofactor orgánico o inorgánico para poder activarse. (Biology Online Editors, 2021)

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