Por Brett Smith, actualizado el 30 de agosto de 2022
El peróxido de hidrógeno es un subproducto omnipresente de los procesos metabólicos. La enzima catalasa convierte rápidamente esta molécula potencialmente dañina en agua y oxígeno inofensivos. Como todas las proteínas, el rendimiento de la catalasa depende de la temperatura y alcanza un máximo cercano a la temperatura central humana de 37 °C.
Una molécula de catalasa puede descomponer aproximadamente 40 millones de moléculas de peróxido de hidrógeno por segundo, una velocidad que puede visualizarse por la liberación vigorosa de burbujas de oxígeno cuando la enzima se mezcla con peróxido.
La catalasa es un tetrámero de cuatro cadenas polipeptídicas, cada una de las cuales supera los 500 aminoácidos. En el corazón del sitio activo residen cuatro grupos hemo que contienen hierro, lo que permite que la enzima se una a dos moléculas de peróxido simultáneamente. El ciclo catalítico implica la transferencia de protones y la formación de agua, liberando un átomo de oxígeno que reacciona con una segunda molécula de peróxido para producir agua y O₂.
El aumento de las temperaturas afloja los enlaces de hidrógeno intramoleculares, aumentando la flexibilidad del sitio activo y acelerando la catálisis hasta un nivel óptimo. Más allá de los 37°C la enzima comienza a desnaturalizarse, perdiendo su estructura terciaria y, en consecuencia, su capacidad catalítica. Por el contrario, a temperaturas más bajas, la energía cinética reducida ralentiza la difusión del sustrato y la escisión de enlaces, lo que disminuye la actividad.
Aunque la catalasa es crucial para desintoxicar el peróxido, los ratones genéticamente modificados que carecen de la enzima muestran un fenotipo normal en condiciones de laboratorio. Sin embargo, algunos estudios vinculan la deficiencia de catalasa con trastornos metabólicos, como la diabetes tipo 2, lo que sugiere vías antioxidantes compensatorias in vivo. Además, la rápida degradación del peróxido por la catalasa respalda su uso como desinfectante natural en entornos médicos.
