Catalisis Enzimatica

OBJETIVOS

• Comparar la acción catalítica de la enzima catalasa, con la de un catalizador como el bióxido de manganeso (MnO2) al descomponer el peróxido de hidrógeno (H2O2).

• Observar el efecto de la temperatura sobre la acción catalítica de una enzima y comparar el mismo efecto de la temperatura sobre un catalizador inorgánico.

• Observar la acción de un inhibidor.

• Medir la actividad catalítica en base a la producción de calor.

FUNDAMENTO TEÓRICO

Las enzimas son catalizadores biológicos específicos que aumentan la velocidad de las reacciones bioquímicas.

Las enzimas son necesarias para que las reacciones bioquímicas:

• Se produzcan a una velocidad adecuada para la célula

• Se dirijan hacia rutas útiles y necesarias según necesidades energéticas y necesidad de producción de distintas sustancias.

La acción catalítica de una enzima está sometida a la influenza de factores físicos como el calor, radiaciones o de factores químicos como cambios en el Ph y en la concentración de enzimas, sustratos y presencia de inhibidores.

Las enzimas poseen gran poder catalítico y un alto grado de especificidad, capaces de aumentar la velocidad de reacciones químicas por lo que son llamadas catalizadores. Las enzimas son altamente específicas: cada enzima apenas reacciona con un conjunto muy restringido de moléculas (sustratos. No alteran el equilibrio químico de las reacciones catalizadas, apenas disminuyen su energía de activación.

El mecanismo más simple para explicar la acción enzimática es el modelo de Michaelis-Menten:

E +S <—-> ES —-> E + P

En este modelo la enzima (E) se liga al sustrato (S) para formar un complejo enzima-sustrato (ES). Este puede separarse nuevamente en enzima y sustrato libre o transformar el sustrato en producto (P).

Para que las enzimas puedan llevar a cabo dicho proceso de catalisis necesitan de energías de activación, estas son barreras energéticas para las reacciones químicas, estas barreras son cruciales para la propia vida. Sin tales barreras energéticas, las macromoléculas complejas revertirían espontáneamente a formas moleculares muchos más sencillas.

Un inhibidor de una enzima es una molécula capaz de enlazarse a la enzima e impedir el enlace de la misma al sustrato

Para que esto suceda es necesario que el inhibidor se enlace al lugar de la enzima normalmente ocupado por el sustrato (este lugar se denomina centro activo), lo que solo es posible cuando el inhibidor tiene una estructura química semejante a la del sustrato.

RESULTADOS

Utilizamos dos tubos de ensayo. El tubo 1 contenía 3 mL de sangre al 1% y se le agregaron 2 mL de H2O2 al 3%, al realizarse esto se produjo inmediatamente un burbujeo hasta el punto que reboso el tubo de ensayo; tal como se muestra en la imagen 1.

Imagen 1. Sangre reaccionando con H2O2

El tubo 2 contenía MnO2 (dióxido de manganeso), al aplicar el agua oxigenada la reacción fue intensa, observándose del burbujeo aproximadamente hasta la mitad del tubo y a medida que pasaron los minutos el burbujeo descendió. Esto se nota en la imagen 2.

Imagen 2. MnO2 reaccionando con H2O2

En segunda instancia se tomaron otros 2 tubos con las mismas sustancias catalíticas y se llevaron a baño maría durante 10 minutos. (Imagen 3)

Imagen 3. Tubos en baño maría

Una vez cumplido este tiempo se dejaron enfriar y a ambos tubos se le agregaron 2 mL de H2O2 al 3%, se llevaron nuevamente a baño maría y como resultado se observó en el tubo 2 (que contenía MnO2) que la reacción fue con mayor intensidad, mientras que en el tubo 1 la sangre se coagulo. (Imagen 4).

Imagen 4. Tubo 1 y tubo 2 después de agregada el H2O2.

Posteriormente se repitió el mismo procedimiento anterior, pero en este caso los tubos se llevaron a baño de hielo. El tubo uno reaccionó, presentando burbujeo. En el tubo 2 después de agregada el H2O2, la reacción del MnO2 fue mínima, en comparación con el proceso anterior. (Imagen 5).

Imagen 5. Ambos tubos de ensayos en baño de hielo y después de después de agregada el H2O2..

Finalmente al agregarse a cada uno de los tubos 2 gotas de NaCN y 2 mL de H2O2 al 3%, se observó que ninguno mostró reacción alguna, sin embargo, cuando se llevaron a baño maría e iba alcanzando la temperatura adecuada comenzaron a reaccionar mostrando burbujeo. (Imagen 6).

Tiempo (seg.) Temperatura (°C)

Tubo 1 Tubo 2

30 (T inicial) 15 17

60 17 20

90 19 22

120 20 23

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