Preinforme Enzimas

UNIDAD 3. Enzimas

3.1 FUNDAMENTO TEÓRICO.

La célula tiene la capacidad de llevar a cabo reacciones químicas rápidas a temperatura ambiente, esto es posible porque ellas se realizan debido a la participación de las enzimas, las cuales coadyuvan a la transformación de sustratos en productos. Las características principales de estas moléculas nitrogenadas son: a) proteínas (excepción las ribozimas); b) catalizadores y c) específicas.

Con base en estas propiedades se puede concluir que una enzima es una proteína sintetizada por la célula que cataliza o acelera una reacción termodinámicamente posible y de manera muy específica.

La sustancia sobre la cual actúa la enzima se llama sustrato, el cual se une al catalizador por medio de los aminoácidos del sitio activo que éste presenta en su estructura tridimensional, formando lo que se denomina complejo enzima-sustrato; al llevarse a cabo la reacción se obtiene el o los productos y se libera la enzima sin modificarse ni tampoco alterar en ningún momento la composición química del sustrato ni la de los productos.

Algunas enzimas son poco activas sin la presencia de un cofactor el cual es generalmente un ión metálico que frecuentemente es el responsable de la actividad catalítica, si por alguna razón no existe, la enzima no funciona. Se denomina activadores a los iones metálicos que hacen parte de la estructura de las mismas como ejemplos se puede citar: el Fe2+, Mg2+, Cu2+ , Zn2+, K+ y Na+, entre otros.

La presencia de coenzimas generalmente compuestos orgánicos de bajo peso molecular es también algunas veces necesaria para la actividad óptima de los catalizadores biológicos. Las vitaminas hidrosolubles (tiamina B1, riboflavina B2, niacina B3, piridoxal B6, etc.) y los nucleótidos (ATP, GTP, y otros), son moléculas representativas que actúan como coenzimas. Tales colaboradores de la actividad enzimática, se les puede denominar grupos prostéticos. A la unión entre la enzima y el grupo prostético se le nombra como holoenzima y se llama apoenzima a la enzima sin actividad biológica (Ver figura 3.1)

Figura 3.1 La enzima y el grupo prostético

La actividad de una enzima depende fundamentalmente de agentes físicos y químicos tales como:

a).Concentración del sustrato b). Concentración de la enzima

c). Presencia de activadores d). Presencia de inhibidores

e). El pH de la solución. e). La temperatura de la reacción

La polifenol oxidasa o catecolasa pertenece al grupo de las oxidorreductasas. La reacción química está descrita en 3.1

[pic]Reacción 3.1

La enzima catecolasa contiene ión cobre como parte de su estructura. La feniltiourea representada en la figura 3.2 combinada

con la porción de cobre que contiene el enzima impide el acoplamiento de ésta con el catecol (sustrato).

[pic]

Figura 3.2 feniltiourea

Algunos reactivos con estructuras químicas similares a la del sustrato de la catecolasa se representan en la figura 3.3

Figura 3.3 Estructuras químicas de fenoles similares al catecol

La actividad enzimática se puede comprobar experimentalmente mediante la identificación y cuantificación de los productos formados en las reacciones que ellas regulan.

El peróxido de hidrógeno es un residuo del metabolismo celular de muchos organismos vivos pero debido a su toxicidad debe transformarse rápidamente en compuestos menos peligrosos. Para ello las células utilizan la catalasa que descompone el H2O2 en agua y oxígeno de acuerdo con la reacción 3.2

2 H2O2 2H2O + O2

Catalasa o peroxidasa Reacción 3.2

Esta reacción puede observarse por la formación de burbujas, las cuales se producen debido al desprendimiento de oxígeno. La cantidad de las mismas es directamente proporcional a la intensidad de la reacción.

3.2. ACTIVIDAD EXPERIMENTAL 1 Factores que afectan la actividad de la Catalasa

1. Problema.

Establecer la presencia de catalasa en diferentes homogéneos de origen animal y vegetal.

Verificar la actividad catalítica de las la catalasa y compararla con un catalizador inorgánico.

¿Cuáles son los factores que afectan la actividad catalítica de la catalasa?

2. Materiales y reactivos

Tabla 3.1. Materiales y reactivos por grupo

|Materiales y equipos |Reactivos |Muestras |

|Tubos de ensayo (20) |Peróxido de | |Champiñones 100 g |

| |hidrógeno (5%) | | |

|Gradilla (2) |HCl (3M) | |Papa criolla 100 g |

|Pipeteador (1) |NaOH (3M) | |Hígado de res 100 g |

| Dos baños de agua termostatados a 37 y |Buffer de fosfatos | |Leche cruda 100 mL |

|80oC |(0,02M pH 7) | | |

|Goteros (2) |Agua destilada | |Espinaca 100 g |

|Termómetro -10 a 50oC (1) |HgCl2 (2%) |

| |

|Pinzas para tubo (1) |MnO2 (s) | | |

|Pipetas de 5 mL (3) | | |

|Pipetas de 1 mL (2) | | |

|Probeta de 5 mL (1) | | |

|Cronómetro (1) | | |

|Placa de calentamiento (1) | | |

|Espátula (1) | | |

|Aro con nuez (1) | | |

|Vaso de precipitados de 250 mL (4) | | |

|Vaso de precipitados de 100 mL | | |

|Soporte universal (1) | | |

|Plancha de calentamiento (1) | | |

3.2.3. Procedimiento

A. Preparación de los homogenados

Consiste en preparar homogenados, por separado, a partir de fragmentos de papa (50 g), hígado( 50 g), champiñones ( 50 g) y espinaca ( 50 g) en una licuadora con 150 mL de agua destilada, hasta diluir parte de la muestra.

Colocar cada homogenado en un vaso de precipitado previamente rotulado

B.Verificación de la actividad de la catalasa

Tomar cinco tubos de ensayo, en los cuatro primeros colocar 3mL de cada homogenado (agitarlos antes de su uso) y en el quinto agua destilada como blanco.

En cada tubo hacer una marca para indicar hasta donde llega el homogenado o la muestra. Adicionar 3mL de peróxido de hidrógeno a cada tubo. Observar y registrar el cambio en el nivel del líquido de cada tubo. Registrar en una tabla las observaciones y resultados correspondientes.

C. Reconocimiento del carácter exotérmico de la reacción catalizada por la catalasa.

Haga el montaje que se indica en la figura 1, procediendo de la siguiente manera: a un tubo de ensayo colocado en una gradilla, agréguele 2 mL del homogenado de hígado (o de

cualquier otro material de prueba) y tome su temperatura (el termómetro debe colocarse dentro del tubo de tal forma que la escala de la lectura quede visible sobre la pared del tubo en la cual está apoyado).

Adiciónele al tubo, 2 mL de agua oxigenada y empiece a observar las variaciones de temperatura cada 30 segundos, hasta los cinco minutos .

[pic]

D. Efecto de la temperatura

Tomar 4 tubos de ensayo, añadirles 5 mL de hígado homogenado, luego rotular e incubar de acuerdo con la tabla 3.2. (Mantener los tubos en las en las condiciones descritas durante todo el ensayo)

Tabla 3. 2. Efecto de la temperatura

|Tubo |Incubación |

|1 |80°C (colocar tubo por 7 minutos) |

|2 |37°C (colocar

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