Cinetica Enzimatica

Cinética enzimática

Informe

Universidad Nacional de Colombia

Departamento Química

Bogotá

Diciembre 2011

• Introducción:

Establecer y conocer todo lo necesario para el uso de catalizadores enzimáticos en las reacciones químicas, como por ejemplo la catalasa.

La catalasa es una enzima que descompone el peróxido de hidrogeno (H2O2) en agua y oxigeno. Químicamente es clasificada como una hemoproteina de estructura similar a la hemoglobina, salvo porque cuatro átomos de hierro de su molécula están en estado oxidado (Fe3+), en vez de estado reducido (Fe2+) [1]

El objetivo de este laboratorio es evaluar las condiciones a las cuales, esta enzima es más activa. Esto es, a que temperatura y pH esta enzima actúa mejor como catalizador de una reacción de este tipo.

Para ello se utiliza un montaje de recolección de gases básico para cuantificar el gas recolectado a partir de la reacción de catalasa y peróxido de hidrogeno. Este procedimiento se lleva a cabo distintas veces manipulando tres variables(temperatura, pH, cantidad de H2O2 para evaluar los resultados obtenidos en relación a la variable obtenida.

• Procedimiento:

Se lava y se peña una papa criolla en buen estado, luego se pesan 30g de esta y se pica usando un mortero hasta que solo quede una pulpa. Luego se adicionan 100mL de agua destilada y se debe seguir macerando durante 3 minutos más. Después se debe usar una tela tipo lienzo para filtrar el contenido y obtener solo el líquido resultante. Se debe dejar reposar el extracto enzimático durante 5 minutos y posteriormente medir el pH.

Ya teniendo el extracto enzimático listo, se procede a preparar el montaje para recolección de gases y a depositar 10mL de extracto enzimático en el balón aforado. Se calientan 500mL de agua a 37°C y se lleva el balón al baño durante 5 minutos, para que el contenido de este entrara en equilibrio y no modificara los datos resultantes. Con una jeringa en el montaje, se agregaron 2mL de H2O2 al 4%. Luego se debe contar el tiempo que se tarda en recolectar 1 mL de gas en la probeta de forma constante, hasta que el cambio en la cantidad de gas no varié. Se repitió el procedimiento dos veces más para hacer un promedio.

Por último se deben repetir todos los pasos anteriores cambiando la cantidad de peróxido de hidrogeno a 5 mL, llevando el balón a baño de agua a 2°C, y agregando 1mL de NaOH 2M al extracto enzimático antes de iniciar la reacción

(Medir el pH después de agregar hidróxido de sodio). Se debe repetir el procedimiento por cada variable que se cambia.

• Cálculos y datos:

1. Tiempo vs cantidad de gas obtenido a partir de la descomposición de peróxido de hidrogeno a 37°C 2mL H2O2 4% pH 6

imagen1

Tiempo. seg mL O2

63 0

81 3

89 4

94 5

103 6

117 7

136 8

157 9

195 9,5

225 10

309 11

Pendiente = 6,5- 2,2/100-75= 0,175mL/seg

Tabla 1

Los datos presentados a continuación son de otro experimentador (Mauro Adrian Díaz Moreno)

2. Tiempo vs cantidad de gas obtenido a partir de descomposición de peróxido de hidrogeno 37°C 4mL H2O2 4% pH 6

Tiempo seg mL O2

7,61 1

9,15 2

11,21 3

12,77 4

14,37 5

16,63 6

18,12 7

20,52 8

21,27 9

25,37 10

27,92 11

29 12

35,7 13

40,08 14

43,2 15

54,68 16

56,32 17

62,03 18

68,48 19

73,61 20

79,02 21

90 22

Imagen 2

Tabla 2

Pendiente = 25-15/45-29= 0,625mL/seg

Razón de velocidades medias =0,625/0,175= 3,78reaccion 2 es 3,7 veces mayor a velocidad de reacción 1)

3. Tiempo vs cantidad de gas obtenido a partir de descomposición de peróxido de hidrogeno 37°C 4mL H2O2 4% pH 14

No se obtuvo gas a estas condiciones, la reacción no se dio a cabo.

4. Tiempo vs cantidad de gas obtenido a partir de descomposición de peróxido de hidrogeno 2°C 4mL H2O2 4% pH 6

No se obtuvo gas a estas condiciones, la reacción no se dio a cabo en el intervalo de observación (6 minutos)

• Análisis de resultados:

En la primera parte del laboratorio se llevo a cabo el proceso de recolección de gases a una temperatura de 37°C y con un pH de 6 (calculado usando papel indicador)

Mediante la observación de la grafica obtenida (imagen 1) a partir de los datos de la tabla 1, se pudo calcular una velocidad máxima de 0,0356mL/seg, que en comparación a la velocidad máxima calculada a partir de la grafica de la imagen 2, (0,244mL/seg) es menor. Esto debido a que a mayor concentración de peróxido de hidrogeno, mayor es la velocidad a la que se da la reacción de descomposición.[2]. La velocidad media de la reacción fue de 0,172 mL/seg(dato calculado de la pendiente de la recta)

Se puede observar que la reacción se equilibra luego de 309 segundos, punto en el cual la reacción inversa esta balanceada con la reacción que ocurre en el momento, esto sumado a que a menor concentración (por el consumo de reactivos en función del tiempo) disminuye la velocidad de la reacción. [3]

A partir de la grafica obtenida y que se presenta en la imagen 2, se observa un aumento considerable de la velocidad que resulto ser de 0,65 mL/seg, en contraste a la medida a partir de la reacción que se obtuvo con 2mL de peróxido de hidrogeno.(3,6 veces mas rápido). Estos datos reafirma la relación directa que hay entre concentración y velocidad, al menos en este caso.

Al observar la evidente regularidad de la curva obtenida, se atribuyo esto a las condiciones y variables presentes en la experimentación como la temperatura del baño maría que no fue de 37°C durante toda la reacción. Al momento del punto de equilibrio pudo quedar volumen que se agregaría al de la reacción.

En el proceso que se llevo a cabo a 2°C se observo u estado de inactividad en la reacción, a tal punto que en un periodo de 6 minutos no se observo desprendimiento de gas. Esto debido a que la catalasa es activa en puntos de entre 0°C y 65°C, aunque el porcentaje de efectividad varia mucho en los distintos valores de este intervalo.¨[3].

...