Reacción de la catalasa del higado con agua oxigenada
hectoralmuDocumentos de Investigación18 de Enero de 2022
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1.- Introducción:
Contexto científico:
Como el hígado es un órgano destoxificador (se encarga de eliminar toxinas del organismo), contiene una gran cantidad de una encima llamada catalasa, que transforma el agua oxigenada o peróxido de hidrógeno producido en las reacciones de detoxificación del metabolismo celular, en agua y oxígeno gaseoso. Esto es debido a que el peróxido de hidrogeno tiene como una de sus principales funciones la protección de algunos microorganismos patógenos y además es un oxidante fuerte y por tanto puede ser fisiológicamente nocivo y hay que transformarlo rápidamente en compuestos menos peligrosos. [pic 4][pic 5]
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Si el hígado se macera, las células se rompen, por lo tanto, la reacción con peróxido de hidrogeno se realiza con una mayor rapidez y la espuma que sale resultante de la reacción es el desprendimiento del oxígeno gaseoso de la mezcla de la reacción.
La enzima catalasa, al tratarse de una proteína se puede desnaturalizar. La desnaturalización de una proteína consiste en la alteración de sus estructuras cuaternaria, terciario o secundaria, dejando sin modificar su estructura primaria; el resultado de esto es que la proteína inicial, pierde su actividad biológica y por tanto no tendría lugar la reacción presentado anteriormente.
La ausencia de catalasa en los peroxisomas del organismo es debido a una enfermedad de carácter hereditario denominada acatalasemia. Esta enfermedad se produce por una mutación en la parte reguladora del gen CAT del cromosoma 11, lo que provoca una disminución en la síntesis de esta enzima. Esta enfermedad se puede diagnosticar vertiendo agua oxigenada en una gota de sangre del paciente, en una persona sana se produciría la reacción esperada y saldría espuma, sin embargo, en una persona con acatalasemia, no se produciría espuma y la sangre adoptaría un color marronáceo.
Algunos síntomas que se presentan por esta enfermedad ulceras y grangena en la boca causadas principalmente por el daño tisular producido por el peróxido de hidrogeno. Este peróxido también daña las células beta del páncreas, por tanto, se dificulta la secreción de insulina y como resultado la acatalasemia suele ir acompañada de una diabetes.
1.2.-Implicacion personal:
Me he interesado por este experimento, porque me he dado cuenta de la importancia que tiene esta enzima en nuestro día a día y lo nocivo que sería para nuestro organismo la ausencia de esta como se puede apreciar en los síntomas de la acatalasemia. Me interesaba conocer cómo actúa esta enzima en nuestro organismo para mantenerlos sano y protegido, y por tanto poder ver de primera mano como transformaba el peróxido de hidrogeno en otras sustancias menos dañinas como es el caso del agua y el oxígeno gaseoso.
1.3.-Breve descripción:
En esta investigación quiero ver cómo afecta la concentración de peróxido de hidrogeno (disolución de peróxido de hidrogeno y agua) a la temperatura de la reacción resultante de juntar esta disolución con una determinada masa de hígado triturado, haciendo las medidas a los 2,4,6 y 8 minutos. Para ello voy a hacer tres réplicas de cada disolución de peróxido y en todas las reacciones voy a echar la misma masa de hígado. Así tras varias medidas poder determinar si la concentración afecta a la temperatura de la reacción y como se va modificando esta temperatura con el paso del tiempo.
Exploración:
2.1.-Pregunta de investigación e hipótesis:
Objetivo:
El objetivo de esta investigación como ya he mencionado, es investigar como varia la temperatura a lo largo del tiempo en función de la concentración de peróxido de hidrogeno de una disolución de este compuesto y agua.
Pregunta de investigación:
¿Cómo varia la temperatura de la disolución en función de la concentración de agua oxigenada a los 2,4,6 y ,8 minutos de producirse la reacción?
Hipótesis:
Se sabe que la reacción entre la catalasa y el peróxido de hidrogeno es muy exotérmica, por lo que al realizar esta reacción se va a producir un aumento de la temperatura. Además, se puede decir que contra más peróxido de hidrogeno se hecho mayor será el aumento de la temperatura porque la catalasa tendrá que transformar en agua y en oxigeno una mayor cantidad de esa sustancia. Como resultado, la reacción durará más tiempo y por tanto la cantidad de calor que se desprenda será mayor. Posteriormente, con el paso del tiempo se espera que la reacción comience a reducir su temperatura al estar en un medio más frio.
2.2 y 2.3.-Selección y control de variables:
Tabla de variables:
Variable dependiente | El aumento de la temperatura de la reacción (que supongo que será mayor contra mayor sea la concentración de peróxido de hidrogeno). Para controlarlo iré midiendo la temperatura de las muestras y sus respectivas repeticiones con un termómetro digital que tiene una precisión de: +/- 0,1 grados. |
Variable independiente | Es la concentración de peróxido de hidrogeno en la disolución de esta sustancia con agua. Para ello hay que calcular antes la proporciones en las que hay que echar el agua y el peróxido en función de la concentración de este que se dese y la cantidad total de la disolución. (en este caso 0%,20%,60% y 100% de peróxido de hidrogeno en disoluciones de 50ml). Para ello lo mediremos con una pipeta que tiene una precisión de: |
Variables controladas (son las que han de ser constantes). | La masa de hígado. - En cada una de las disoluciones se echarán las mimas cantidad de hígado, en este caso 6g medidos con una balanza digital que tiene una precisión de: +/-0,01gramos. El tiempo. - Realizar las mediciones de temperatura en todas las muestras cuando haya pasado el mismo tiempo (mediciones a los 2,4,6 y 8 minutos). El volumen de las disoluciones. – Todas las disoluciones y sus réplicas han deberían de tener el mismo volumen, en este caso como ya he mencionado, son disoluciones de 50ml. |
Variables no controladas | La cantidad de la enzima catalasa que hay en cada uno de los grupos de 6 gramos de hígado, ya que no podemos saber sin un grupo tiene una mayor cantidad de esta enzima. En caso de que esto se diese no se obtendrían los mismos resultados que si todos los grupos tuviesen la misma cantidad de catalasa. |
2.4.- Desarrollo del método:
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Materiales:
- Doce vasos de plástico.
- Doce grupos de 6gramos de hígido triturado, procedentes del mismo hígido.
- 270ml de peróxido de hidrogeno (5,5% en volumen)
- 330ml de água.[pic 8]
- Papel y boli.
- Balanza digital (precisión +/-0,01g).[pic 9]
- Placa de petri.
- Espátula de laboratório.
- Pipeta.
- Pipeteador.[pic 10]
- Vasos de precipitados.
- Matraz
- Termómetro digital (precisión +/-0,1 grados)
- Rotulador.
Método:
- Lo primero que hay que hacer es coger el hígado y triturarlo hasta que quede parecido a como se muestra en la foto 2.
- Una vez tenemos el hígado triturado, cogemos la balanza electrónica y pesamos 6 gramos de hígado triturado, que es la cantidad que vamos a echar a cada una de las disoluciones. Hay que pesar 6 gramos de hígado un total de doce veces.
- Una vez que ya tenemos todo el hígado pesado, procedemos a preparar las disoluciones. Hay que preparar cuatro disoluciones distintas (0%,20%,60% y 100% de concentración de peróxido de hidrogeno), con tres replicas por cada una de ellas. Para ello cogemos la pipeta y medimos la cantidad deseada tanto de peróxido de hidrogeno como de agua para preparar 4 disoluciones de 150 ml con la concentración deseada.
- Una vez tenemos las cuatro disoluciones de 150 ml, repartimos 50 ml en cada uno de los tres vasos de réplica de cada concentración y marcamos en el vaso de plástico la concentración de la disolución que hemos echado para evitar confusiones a la hora de apuntar los resultados obtenidos. [pic 11]
- Como tan solo disponemos de 2 termómetros para realizar las mediciones no podemos mediar a la vez todas las reacciones. Por lo tanto, cogemos dos vasos y echamos el hígado triturado para que se produzca la reacción de la catalasa y el peróxido de hidrogeno.
- Veremos cómo en alguna de las concentraciones se produce una mayor cantidad o una menor cantidad de espuma. Ponemos los termómetros en los vasos y esperamos a los tiempos preseleccionados para realizar las mediciones (a los 2,4,6 y 8 minutos).[pic 12]
- Repetimos este proceso de medición con todos los vasos.
- Una vez tenemos todos los datos deseados procedemos a la limpieza (que es necesaria ya que hay en algunos casos que se produce una gran cantidad de espuma) y recogemos los materiales utilizados en su sitio.
Seguridad en el laboratorio:
Esta práctica no tiene un peligro muy destacable, este puede venir por medio del peróxido de hidrogeno, ya que dependiendo de la concentración que tenga el peróxido utilizado para la experimentación este puede provocar quemaduras en la piel y por lo tanto sería preciso el uso de guantes para evitar posibles lesiones. En nuestro caso no hemos utilizado peróxido de hidrogeno muy concentrado, sino el que se utiliza para curar las heridas por lo que no conllevaba ningún tipo de riesgo y por lo tanto no hemos necesitado el uso de los guantes.
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