Impacto da temperatura na atividade da catalase

Por Brett Smith, atualizado em 30 de agosto de 2022

O peróxido de hidrogênio é um subproduto onipresente dos processos metabólicos. A enzima catalase converte rapidamente esta molécula potencialmente prejudicial em água e oxigênio inofensivos. Como todas as proteínas, o desempenho da catalase depende da temperatura, atingindo um pico próximo da temperatura central humana de 37°C.

O que a Catalase faz

Uma molécula de catalase pode decompor cerca de 40 milhões de moléculas de peróxido de hidrogênio por segundo, uma taxa que pode ser visualizada pela liberação vigorosa de bolhas de oxigênio quando a enzima é misturada com peróxido.

Base Estrutural e Mecanismo de Reação

A catalase é um tetrâmero de quatro cadeias polipeptídicas, cada uma excedendo 500 aminoácidos. Quatro grupos heme contendo ferro residem no centro do sítio ativo, permitindo que a enzima se ligue simultaneamente a duas moléculas de peróxido. O ciclo catalítico envolve a transferência de prótons e a formação de água, liberando um átomo de oxigênio que reage com uma segunda molécula de peróxido para produzir água e O₂.

Dependência da temperatura

O aumento da temperatura afrouxa as ligações de hidrogênio intramoleculares, aumentando a flexibilidade do sítio ativo e acelerando a catálise até um nível ideal. Acima de 37°C a enzima começa a desnaturar, perdendo sua estrutura terciária e, conseqüentemente, sua capacidade catalítica. Por outro lado, em temperaturas mais baixas, a energia cinética reduzida retarda a difusão do substrato e a clivagem das ligações, diminuindo a atividade.

Significado Biológico

Embora a catalase seja crucial para a desintoxicação do peróxido, camundongos geneticamente modificados que não possuem a enzima apresentam um fenótipo normal em condições de laboratório. No entanto, alguns estudos associam a deficiência de catalase a distúrbios metabólicos, como diabetes tipo 2, sugerindo vias antioxidantes compensatórias in vivo. Além disso, a rápida decomposição do peróxido pela catalase sustenta o seu uso como desinfetante natural em ambientes médicos.

Principais conclusões

• A atividade ideal da catalase ocorre a aproximadamente 37°C.
• Os extremos de temperatura reduzem a atividade alterando a estrutura da enzima ou a dinâmica do substrato.
• O papel da catalase na mitigação do estresse oxidativo é vital, embora vias redundantes possam compensar sua ausência.