Practica 5 Biología V Actividad Enzimas Vegetales Mtra. Biciego y Mtro. Coffe

Las enzimas son biomoléculas de naturaleza proteica que aceleran la velocidad de reacción hasta alcanzar un equilibrio. Constituyen el tipo de proteínas más numeroso y especializado y, actúan como catalizadores de reacciones químicas específicas en los seres vivos o sistemas biológicos. Muchas de las enzimas no trabajan solas, se organizan en secuencias, también llamadas rutas metabólicas, y muchas de ellas tienen la capacidad de regular su actividad enzimática.

Un catalizador disminuye la energía de activación necesaria para una reacción, porque forma una asociación pasajera con las moléculas que reaccionan [78]79. Esta asociación aproxima a las moléculas que reaccionan y, favorece tanto la ruptura de enlaces existentes, como la formación de otros nuevos. Cuando existe un catalizador en la energía de activación, esta reacción puede suceder rápidamente sin o con poca adición de energía. El catalizador no sufre ninguna alteración permanente en el proceso y puede volver a utilizarse. Gracias a las enzimas, las células son capaces de desarrollar reacciones químicas a gran velocidad y a temperaturas relativamente bajas.

La catalasa es una enzima antioxidante que se encuentra tanto en tejidos animales como vegetales. Su función es descomponer el peróxido de hidrógeno (H2O2) producido por el metabolismo celular en agua (H2O) y oxígeno (O2).5 2𝐻2𝑂2 → 2𝐻2𝑂 + 𝑂2 El peróxido de hidrógeno puede dañar lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Es por ello que es importante eliminarlo. Además de la catalasa actúan otras enzimas como las peroxidasas y las peroxirredoxinas que degradan el peróxido de hidrógeno (H2O2) utilizando otros sustratos para oxidar. 

Estructuralmente, esta enzima es un homotetrámero (formada por 4 subunidades idénticas) con un grupo hemo en cada subunidad proteica. Se puede hacer una distinción entre catalasa con subunidades pequeñas (con una masa molecular de 60 kDa aproximadamente) y subunidades grandes (con una masa molecular superior a 80 kDa). Mientras las catalasas con subunidades pequeñas son menos resistentes a la desnaturalización, tienen hemo-b y se inhiben por sustratos, las catalasas con subunidades grandes son muy resistentes a la desnaturalización, tiene hemo-d, presentan enlaces covalentes inusuales cerca del centro activo y son resistentes a concentraciones importantes de 𝐻2𝑂2.

En el caso de los animales, la actividad de la catalasa depende del tipo de órganos y tejidos. Los órganos con una mayor actividad de la catalasa son el hígado y los riñones, mientras que en los tejidos conectivos y los epitelios, la actividad es menor. En el caso de las plantas, depende no solo del órgano sino también de las condiciones en las que se encuentre la planta. Ante situaciones de estrés hídrico (sequías), la planta pone en marcha una respuesta enzimática utilizando la catalasa. Ante otras situaciones de estrés utilizará otras enzimas, como por ejemplo la peroxidasa ante un estrés salino. El estrés hídrico y el estrés salino se pueden englobar como tipos de estrés oxidativo, donde se altera la óxido‐reducción intracelular por lo que se produce un aumento de radicales libres de oxígeno (como por ejemplo el peróxido de hidrógeno). 

El estrés hídrico, produce una mayor peroxidación lipídica a los 7 días en la raíz, con lo que aumenta la concentración de catalasa en ese órgano como respuesta; y a los 14 días se produce una mayor peroxidación en las hojas. Por ello, dependiendo del número de días durante los cuales una planta está expuesta a esta clase de estrés, el órgano con una mayor concentración de catalasa variará entre la raíz o las hojas.

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