Efecto De La Variación En La Temperatura Sobre La Acción Enzimática De La Catalasa

Objetivo o Problema

Comprobar y observar el efecto que tiene la variación de temperatura sobre la acción de la actividad enzimática de la catalasa ubicada en la papa, la cual sólo rompe H2O2.

Introducción

“Las enzimas son proteínas (excepto las ribozimas) complejas que producen un cambio químico específico en todas las partes del cuerpo.” Por ejemplo, son utilizadas para descomponer los alimentos que consumimos y que nuestro organismo pueda aprovecharlos, la coagulación de la sangre es otro ejemplo del uso de las enzimas en nuestro cuerpo.

Las enzimas son necesarias para todas las funciones corporales. Las podemos encontrar en la boca (saliva), el estómago (jugo gástrico), los líquidos intestinales, la sangre y en cada órgano y célula de nuestro organismo.

Son caracterizadas por ser biomoléculas que catalizan, es decir, incrementan la velocidad en la que una reacción química alcanza su punto de equilibrio. Se distinguen por su especificidad de sustratos, que es la habilidad para discriminar o eliminar entre moléculas bastante similares. Cada enzima cataliza un solo tipo de reacción, por lo que se le llama catalizadores específicos.

La sustancia sobre la que actúa el enzima se llama sustrato. El sustrato se une a una región concreta de la enzima, llamada sitio activo. El centro activo comprende un sitio de unión formado por los aminoácidos que están en contacto directo con el sustrato y un sitio catalítico, formado por los aminoácidos directamente implicados en el mecanismo de la reacción. Después, Una vez formados los productos el enzima puede comenzar un nuevo ciclo de reacción.

La actividad enzimática puede variar según el estado en el que se encuentre, las características principales que la disminuyen o aumentan son el pH, temperatura y la presencia de cofactores.

Con respecto al pH, Los enzimas poseen grupos químicos ionizables en las cadenas laterales de sus aminoácidos. Según el pH del medio, estos grupos pueden tener carga eléctrica positiva, negativa o neutra. Como la conformación de las proteínas depende, en parte, de sus cargas eléctricas, habrá un pH en el cual la conformación será la más adecuada para la actividad catalítica, este es el llamado pH óptimo.

La presencia de cofactores se debe a que a veces, una enzima requiere para su función óptima la presencia de sustancias no proteicas que colaboran en la catálisis: los cofactores. Éstos pueden ser iones inorgánicos como el Fe++, Mg++, Mn++, Zn++ etc. Casi un tercio de las enzimas conocidas requieren cofactores. Cuando el cofactor es una molécula orgánica se llama coenzima.

Por último, “en general, los aumentos de temperatura aceleran las reacciones químicas: por cada 10ºC de incremento, la velocidad de reacción se duplica.” Las reacciones catalizadas por enzimas siguen esta ley general. Sin embargo, al ser proteínas, a partir de cierta temperatura, se empiezan a desnaturalizar por el calor. La temperatura a la cual la actividad catalítica es máxima se llama temperatura óptima (37°C). Por encima de esta temperatura, el aumento de velocidad de la reacción debido a la temperatura es contrarrestado por la pérdida de actividad catalítica debida a la desnaturalización térmica, y la actividad enzimática decrece rápidamente hasta anularse.

La catalasa es una enzima que se encuentra en organismos vivos y cataliza la descomposición del peróxido de hidrógeno (H2O2) en oxígeno y agua. El peróxido o agua oxigenada es un residuo del metabolismo celular de muchos organismos vivos, y tiene entre otras una función protectora contra microrganismos patógenos, pero dada su toxicidad debe transformarse rápidamente en compuestos menos peligrosos. Esta función es efectuada por esta enzima que cataliza su descomposición en agua y oxígeno.

Variable Dependiente

En esta práctica habrá dos variables dependientes que serán la altura de la espuma y el tiempo de reacción, es decir, la duración de la efervescencia. Estas dos características de la reacción están sujetas a la temperatura establecida y variará según le afecte. El tiempo de reacción puede estar sujeto a un margen de error, es por eso que se establecerá previamente a la realización de la práctica un parámetro para saber cuando termina de efervescer. La altura será medida con ayuda de una regla.

Variable Independiente

Las diferentes temperaturas determinadas en las soluciones donde ocurrirá la reacción.

Variables Controladas

• Cantidad y calidad de peróxido de hidrógeno

• Cantidad, calidad y picado de papa (Cantidad y calidad de catalasa)

• Vasos de precipitados

• Tubos de ensayo

• Cantidad y calidad de agua

Control de Variables

• Variable Independiente: La variable independiente en esta práctica será la variación de la temperatura, ésta será controlada a través de un termómetro y diferente material para cada temperatura deseada. Se usará hielo y una parrilla de calentamiento. Las temperaturas establecidas son 0°C, 20°C, 35°C y 70°C

Variables Controladas

• La cantidad del peróxido de hidrógeno será la misma para todas las soluciones sometidas a diferentes temperaturas. Con ayuda de una probeta graduada y un embudo se medirán 6 mililitros para cada una. La calidad será controlada al extraer el agua oxigenada de la misma fuente.

• Las papas a utilizar serán todas picadas de una manera uniforme y pequeñas con ayuda de un cuchillo de cocina. La cantidad será medida con ayuda de una balanza granataria y establecida a unos 100 gramos por cada 100 mililitros de agua. La calidad de las papas está en evitar partes podridas y/o negras.

• Todos los vasos de precipitados serán del mismo material y tamaño para evitar cualquier variación en el procedimiento.

• Todos los tubos de ensayo a utilizar serán del mismo material, y dependiendo de su uso tendrán la misma dimensión.

• El agua será extraída de la misma fuente y medida en un vaso de precipitados (100 mililitros por cada 100 gramos de papa).

Método de obtención de datos

Lista de Material:

➢ Papas crudas

➢ Vaso de licuadora pequeño (4)

➢ Cuchillo de cocina

➢ Probeta graduada con capacidad de 10ml (8)

➢ Balanza granataria

➢ Embudo (8)

➢ Licuadora

➢ Tubos de ensayo gruesos, 2.5 cm de diámetro y 15 cm de altura (16)

➢ Tubos de ensayo delgados, 1 cm de diámetro y 15 cm de altura (16)

➢ Sal común

➢ Parrillas de calentamiento (3)

➢ Vasos de precipitados de 500 mililitros de boca ancha (4)

➢ Agua oxigenada

➢ Agua

➢ Termómetros (4)

➢ Hielo

➢ Reglas de 15cm

➢ Cronómetro (4)

➢ Masking-tape

➢ Plumón indeleble

➢ Gradilla de madera

Método a utilizar:

1. Tomar las papas y picarlas de una manera uniforme y en cuadros pequeños con ayuda del cuchillo de cocina.

2. Pesar el vaso de licuadora pequeño en la balanza granataria y agregar, al mismo, 100 gramos de la papa previamente picada.

3. En un vaso de precipitados medir 100 ml de agua.

4. En el vaso de la licuadora vaciar los 100 gramos de papa y los 100 ml de agua.

5. Licuar estos dos elementos y se tendrá como resultados lo que se llamó “agua de papa”.

6. En una probeta graduada y con ayuda del embudo, echar 6 ml de agua oxigenada con precaución del menisco cóncavo.

7. Vaciar los 6 ml de peróxido de hidrógeno a un tubo de ensayo delgado.

8. En otra probeta graduada y con la ayuda de otro embudo, vaciar 6ml de agua de papa con precaución de las burbujas/espuma que esta misma forma.

9. Vaciar los 6ml de agua de papa en un tubo de ensayo grueso.

10. Repetir los pasos dos a nueve tres veces más para así tener lo necesario para cuatro temperaturas diferentes.

11. Numerar los cuatro tubos de ensayo gruesos y delgados con el masking-tape y el plumón indeleble. (el primero corresponde a la temperatura más baja a utilizar y el cuarto a la más alta)

12. Licuar hielo con sal (suficiente para un baño maría en un vaso de precipitados [500ml]) para así bajar la temperatura y crear una reacción endotérmica con el hielo y la sal.

13. Una vez licuado el hielo, colocar en el primer vaso de precipitado 500ml y observar la temperatura con ayuda de un termómetro, verificar que marque 0°C.

14. Colocar 500 ml agua en los vasos de precipitados y con ayuda de las parrillas calentadoras, poner cada uno de los vasos en una. La primera estará marcada para 20°C (más o menos la temperatura ambiente), la segunda a 35°C y por último a 70°C. Verificar las temperaturas con los termómetros.

15. Ubicar el tubo de ensayo (grueso y delgado) número uno en el vaso de precipitados correspondiente a la temperatura de 0°C. El número dos al de 20°C, el tres al de 35°C y el cuatro al de 70°C. Por medio de baño maría el agua oxigenada y el agua de papa alcanzarán estas temperaturas determinadas, esto se verificará con ayuda de los termómetros.

16. Una vez que hayan alcanzado su temperatura deseada, sacarlos de los vasos de precipitados y colocarlos en la gradilla de madera. Inmediatamente vaciar el contenido del tubo de ensayo delgado (agua oxigenada) al grueso (agua de papa).

17. Hacer el paso 16 con las otras tres temperaturas.

18. En cuanto la reacción comience a subir en forma de espuma, comenzar el cronómetro. Parar cuando el primer tubo de ensayo llegue al tope o deje de subir.

19. Con

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