Actividades biocatalícticas dependientes de peróxido de hidrégeno. Estudio cinético de los mecanismos y diseño de biosensores específicos

Resumen

Las enzimas peroxidasas y proteínas con actividad peroxidasa tienen una gran importancia fisiológica ya que reducen al peróxido de hidrógeno usando distintos sustratos reductores. El peróxido de hidrógeno es una especie reactiva de oxígeno cuyo exceso puede representar un grave peligro para los organismos vivos. La presente Tesis Doctoral realiza el estudio cinético de algunos mecanismos en los que están implicadas distintas peroxidasas. Además se han diseñado dos biosensores basados en peroxidasa, uno de tipo amperométrico y otro óptico, para la medida de paracetamol. En primer lugar se realiza un estudio cinético mediante simulación computacional del ciclo Glutatión-Ascorbato, muy importante para la detoxificación de iones superóxido y peróxido de hidrógeno en cloroplastos. Se ha propuesto un modelo formado por dos ciclos de sustrato acoplados en los que intervienen las enzimas superóxido dismutasa, ascorbato peroxidasa, dehidroascorbato reductasa y glutatión reductasa. Se ha estudiado el comportamiento de la enzima ascorbato peroxidasa en este ciclo metabólico analizando el comportamiento del ciclo tanto en condiciones fisiológicas normales como en condiciones de estrés oxidativo. La segunda parte de la tesis corresponde a un estudio sobre las actividades catalíticas pseudoperoxidasa y pseudocatalasa de la proteína hemoglobina, muy importante en los mamíferos ya que transporta el oxígeno a los tejidos. Los mecanismos cinéticos propuestos han sido capaces de explicar el comportamiento de esta proteína, que presenta cooperatividad cinética negativa para la actividad pseudoperoxidasa y cooperatividad cinética positiva dependiente de la concentración de proteína para la actividad pseudocatalasa. Los biosensores enzimáticos constituyen una aplicación muy interesante en la actualidad, ya que son una herramienta muy útil para realizar análisis sensibles, rápidos y selectivos. En esta Tesis Doctoral se expone el desarrollo de dos tipos de biosensores enzimáticos (amperométrico y óptico) donde se ha inmovilizado la enzima peroxidasa de rábano en microgeles de poliacrilamida para la cuantificación de paracetamol, fármaco universalmente utilizado y que puede presentar gran toxicidad. En conclusión la presente Tesis Doctoral muestra un análisis global de las actividades biocatalíticas dependientes de peróxido de hidrógeno en los organismos vivos y sus posibles aplicaciones en el desarrollo de nuevos métodos analíticos de importancia en la industria farmacéutica.