Enzimas

Enzimas y Cinética Enzimática

Valverde Saavedra Sebastián Rodrigo

Departamento de Biología, FCyT UMSS, Cbba Bolivia. 01 05 2015

Email: sebasvsaavedra@gmail.com

1. INTRODUCCIÓN

Las enzimas son proteínas que catalizan todas las reacciones bioquímicas. Además de su importancia como catalizadores biológicos, tienen muchos usos médicos y comerciales. Un catalizador es una sustancia que disminuye la energía de activación de una reacción química. Al disminuir la energía de activación, se incrementa la velocidad de la reacción. La mayoría de las reacciones de los sistemas vivos son reversibles, es decir, que en ellas se establece el equilibrio químico. Por lo tanto, las enzimas aceleran la formación de equilibrio químico, pero no afectan las concentraciones finales del equilibrio.

 La sustancia sobre la cual actúa una enzima se llama sustrato.

Reacción química: E + S → Complejo + Productos

Los factores que van a afectar a la actividad enzimática van a ser:

• Concentración del sustrato.- A mayor concentración del sustrato, a una concentración fija de la enzima se obtiene la velocidad máxima. Después de que se alcanza esta velocidad, un aumento en la concentración del sustrato no tiene efecto en la velocidad de la reacción.
• Concentración de la enzima.- Siempre y cuando haya sustrato disponible, un aumento en la concentración de la enzima aumenta la velocidad enzimática hacia cierto límite.
• Temperatura.- Un incremento de 10°C duplica la velocidad de reacción, hasta ciertos límites. El calor es un factor que desnaturaliza las proteínas por lo tanto si la temperatura se eleva demasiada, la enzima pierde su actividad.
• pH.- El pH óptimo de la actividad enzimática es 7, excepto las enzimas del estómago cuyo pH óptimo es ácido.
• Presencia de cofactores.- Muchas enzimas dependen de los cofactores, sean activadores o coenzimas para funcionar adecuadamente. ^[1]

Al entender esto podemos dar inicio a nuestros objetivos principales los cuales son realizar reacciones químicas de las proteínas-enzimas, comprender el complejo Enzima-Sustrato (Enzima Catalaza-Peróxido de Hidrógeno) mediante observaciones prácticas, comparar la reacción Enzima-Sustrato después de someter la enzima a factores físicos y químicos, observar y medir la cinética enzimática de la catalaza y por último practicar la utilización de materiales y reactivos del laboratorio.

1. MATERIAL Y MÉTODOS        

1. Materiales:

• Hígado de pollo                            - Baño María    
• Mortero o licuadora                      - Pinzas
• Agua destilada                              - Reactivos (base: NaOH y ácido: H2SO4)

• Vasos de precipitado                    -  Hielo              
• Tubos de ensayo y gradilla          - Termómetro        
• Embudo                                        - Agua oxigenada (H2O2)      
• Gasa                                              - Varilla de vidrio            
• Mechero                                        - Matraz                
• Indicador de pH

1. Metodología:

Para las 2 actividades homogenizar la muestra de hígado que contiene la catalaza.

• Poner en la licuadora el hígado de pollo con el agua destilada y licuar hasta obtener un homogenizado.
• Filtrar a un caso de precipitado con una gasa.

Actividad 1:

• Verter aproximadamente 2ml  a 5 tubos de ensayo y etiquetarlos respectivamente-
• El Nº 1 será asignado como unidad testigo y no se someterá a ningún factor, ya que este será comparado con los otros tubos.
• El Nº 2 será sometido al frio, dejándolo en la congeladora o en un vaso de precipitado con hielo.
• El Nº 3 será sometido al calor, calentando a baño María, hasta la coagulación.
• Al Nº 4 se agregará ácido (H2SO4).
• Al Nº 5 se agregará base (NaOH).
• Posteriormente a todos los tubos se agregará aproximadamente 2ml de Agua oxigenada (H2O2) que en nuestro experimento funcionará como sustrato de la enzima.
• Anotar las diferentes reacciones de los 5 tubos.
• Con el papel indicador de pH, ver el pH del tubo Nº 1, Nº 4 y Nº 5, comparar e indicar cuál es ácido, neutro o básico.

Actividad 2:

• Colocar en 1 tubo de ensayo aproximadamente 2ml del homogenizado filtrado.
• Tomar la temperatura inicial con un termómetro.
• Agregar H2O2, ir tomando la temperatura en relación al tiempo de reacción y su finalización.
• Con los datos de temperatura y tiempo realizar un gráfico en papel milimetrado.

1. RESULTADOS

Para la actividad 1:

[pic 1]

• En el tubo Nº 1 (Preparado homogenizado Testigo) ocurre una efervescencia al introducir el H2O2 y un desprendimiento de calor. El pH=7 (NEUTRO)
• En el caso del tubo Nº 2 (Homogenizado sometido al frío) la reacción fue más lenta debido a la baja temperatura y se observó nuevamente la efervescencia.
• El tubo Nº 3 (Homogenizado sometido al calor) la estructura de la catalaza se desnaturaliza y se encuentra coagulada y de color blanco, por lo tanto es una reacción negativa.
• En el tubo N° 4 (Homogenizado mas ácido, H2SO4) no existió una reacción positiva al mezclar la catalaza con el ácido. pH=1 (ÁCIDO)
• Por ultimo en el tubo N° 5 (Homogenizado mas base, NaOH) ocurrió un cambio de color a mostaza, sin embargo al añadir la solución básica no ocurrió ninguna reacción. pH=14 (BÁSICO)

[pic 2]

Para la actividad 2:

[pic 3]

1. DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES

Después de analizar los resultados del experimento realizado en el laboratorio, se pueden extraer las siguientes conclusiones:

• La temperatura es un factor determinante en las reacciones enzimáticas porque acelera o retarda la acción de las enzimas, lo que se puede evidenciar con la producción de la efervescencia. Si el complejo se somete a temperaturas muy altas, el hígado solo se cocerá y no producirá reacción alguna.
• Para que la acción de la catalaza funcione correctamente debe estar a una temperatura ambiente y tener un pH neutro, por ejemplo al añadir la solución ácida o básica al preparado homogenizado, no ocurre ninguna reacción.
• La reacción Enzima-Sustrato produce calor y efervescencia dependiendo del tiempo empleado como se muestra en el gráfico de la actividad 2.
• Las enzimas son proteínas que tienen uno o más lugares llamados sitios activos a los cuales se les unen el sustrato, es decir, la sustancia sobre la que actúa la enzima. El sustrato es modificado químicamente y convertido uno o más productos
  

1. BIBLIOGRAFÍA

VILLEE, Claude A. Biología. McGraw-Hill. 8va Ed.

1http://www.academia.edu/4362134/actividad_enzimatica

http://lasaludi.info/complejo-enzima-sustrato.html

http://www.biologia.arizona.edu/biochemistry/problem/energy_enzymes_catalysis/01t.html

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