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LABORATORIO DE BIOQUIMICA AMBIENTAL N 5 ESTUDIO DE LA ACTIVIDAD ENZIMATICA DE LA CATALASA
INTEGRANTES:
Cardenas Flores Daniel
Herrera Cieza Briggithe
Montes Choquea, Juan David
Montoya Vargas Mimi
2014
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INTRODUCCION
Muchos organismos pueden descomponer el perxido de hidrgeno (H2O2)
por la accin de las enzimas. Las enzimas son protenas globulares
responsables de la mayor parte de la actividad qumica de los organismos
vivos. Actan como catalizadores, que son sustancias que aceleran las
reacciones qumicas sin ser destruidas o alteradas durante el proceso. Las
enzimas son extremadamente eficientes y se pueden utilizar una y otra vez
repetidamente. Una enzima puede catalizar miles de reacciones en cada
segundo. Tanto los valores de pH como de la temperatura a los que trabaja
la enzima son extraordinariamente importantes. La mayora de los
organismos tienen un intervalo de temperatura preferente en el cual
sobreviven y sus enzimas funcionan mejor dentro de dicho intervalo de
temperatura. Si el ambiente donde se encuentra la enzima es demasiado
cido o demasiado bsico, la enzima puede desnaturalizarse de forma
irreversible o transformarse de modo que su forma no le permita ms realizar
su funcionamiento apropiado.
La catalasa en una enzima que la podemos encontrar en muchos organismos
vivos, y cataliza la reaccin de descomposicin del perxido de hidrgeno en
agua y oxgeno.
El perxido de hidrgeno es uno de los productos del metabolismo celular en
diversos organismos, pero dada su potencial toxicidad, es transformado
enseguida por la enzima catalasa.
La presencia de la enzima catalasa en los tejidos de los organismos, se puede
demostrar en un sencillo experimento de laboratorio. Tomamos un trocito de
hgado, y lo colocamos en el fondo de un tubo de ensayo. Luego aadimos 5
ml de agua oxigenada (que es lo mismo que perxido de hidrgeno).
Inmediatamente observaremos un intenso burbujeo, que se debe al
desprendimiento de oxgeno de la reaccin catalizada por la enzima catalasa.
Este sencillo experimento puede repetirse con distintos tejidos animales y
vegetales, en los cuales encontraremos diferentes intensidades de burbujeo,
dependiendo de la cantidad de catalasa presente en el tejido.
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OBJETIVOS
Familiarizarse con las propiedades de los enzimas y observar la
actividad de la catalasa
Entender por qu se utiliza el perxido de hidrgeno como desinfectante
y el uso de
catalasa en alimentos como antioxidante.
Comprobar la existencia de la enzima catalasa en los tejidos animales y
vegetales.
Entender por qu se utiliza el perxido de hidrgeno como desinfectante
y el uso de la catalasa en alimentos como antioxidante
Comprobar la accin del pH sobre la actividad de la enzima.
Comprobar la accin de la temperatura sobre la actividad de la enzima.
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MATERIALES
Papa
Hgado
Gillette
Pinzas
Tubos de ensayo
Gradillas para tubos
Mechero
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REACTIVOS
HNO 0.1M
NaOH 0.1M
Congelador
Perxido de hidrogeno H2O2 es el sustrato, que reaccionar con la
enzima.
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METODOS
Prepara las disoluciones siguientes:
10ml de una solucin 0.1M de NaOH, PM=40 g/mol
10ml de una solucin 0.1M DE HNO3 PM=63 g/mol
Cortar la papa en y el hgado en 5 trozos cada uno de igual tamao (1gr
aprox.)
Rotular 10 tubos de ensayo con los nmeros 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 y 10
Al tubo 1, 3, 5, 7, 9 aadir un trozo de papa y al 2, 4, 6, 8 y 10 un trozo
de hgado.
Al tubo 1 y 2 agregar 2ml de H2O2 a cada uno de ellos, observar e
interpretar los resultados.
En los tubos 3 y 4 aadir 2ml de agua para hervir la muestra. Hervir
durante unos 5 minutos, despus de este tiempo, retirar el agua
sobrante y agregar 2ml de H2O2, observar e interpretar los resultados.
A los tubos 5 y 6 agregar, 2ml de la solucin de HNO3 0.1M, esperar 5
minutos, luego retirar el cido, enjuagar con agua destilada y agregar
2ml de H2O2 observar e interpretar los resultados.
A los tubos 7 y 8 agregar 2 ml de la disolucin de NaOH 0.1M, esperar 5
minutos para que el NaOH surta efecto, luego retirar la base, enjuagar
con agua destilada y agregar 2ml de H2O2, observar e interpretar los
resultados.
A los tubos 9 y 10 hay que introducirlos en un entorno helado durante 30
minutos, luego agregar inmediatamente 2ml de H2O2, observar en
interpretar los resultados.
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RESULTADOS
TUBO TRATAMIENTO RESULTADO
OBSERVADO
EXPLICACION
1. PAPA +
Se observa la presencia
mnima de burbujas.
Salida de O2
Se debe a que la enzima
catalaza se encontraba
activa.
2. HIGADO +
Apreciacin de gran
cantidad d burbujas.
Salida de O2
Debido a la presencia de
enzima catalasa en
mayor proporcin.
3. PAPA +
El sustrato no realiza
ninguna reaccin con la
papa.
Desnaturalizacin de la
papa en .
4. HIGADO +
Solo aparece el hgado
en la parte inferior
cambiado de color aun
tono mas claro.
Desnaturalizacin del
hgado en
5. PAPA +
La reaccin permanece
inerte en todo momento.
Perdida de la
propiedades biolgicas
de la papa en las
reacciones.
6. HIGADO +
No se observa la
presencia de ningn
cambio. Solo el cambio
de color del hgado.
Debido a la
desnaturalizacin del
hgado es el cambio que
produce en su color.
7. PAPA +
El cambio de color de la
papa con una mnima
proporcin de burbujas.
La desnaturalizacin de
la papa es lo que
predomina en al
reaccin.
8. HIGADO +
El hgado se encontraba
rodeado de burbujas en
Desnaturalizacin en la
muestra provoca el color
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suspensin, se
mantenan adheridas al
hgado.
y la formacin de
espuma.
9. PAPA +
Formacin de espuma la
cual esa menos densa
que el sustrato
agregado.
Debido a las altas
temperaturas a la que
fue expuesta la papa.
10. HIGADO+
Cambio de color del
hgado, una formacin
de espuma sobre el
hgado. Tambin menos
denso que el sustrato.
Las altas temperaturas
expuesta la muestra
provoca lo observado.
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CUESTIONARIO
1. Explique el fundamento de cada una de las pruebas desarrolladas.
Tubos de ensayo 1y2:
- PAPA + : Existe una mnima presencia de burburjas, y
observamos la salida de O2; decimos que la enzima catalasa esta
actuando contra el perxido de hidrogeno.
- HIGADO + : Vemos mas cantidad de burbujas, pero tambien
salida de O2;por lo tanto la catalasa esta actuando del mismo modo en
el hgado.
Tubos d ensayo 3 y 4 :
-PAPA + : El sustrato no realiz ninguna reaccin con la
papa, las enzimas catalizadoras no actuaron por ende la papa se
desnaturaliso de la papa ante el incremento de , a 2 ml.
-HIGADO + : El hgado se torna a un color mas palido casi
como cuando se cose, decimos que empez la desnaturalizacin del hgado
en
TB: 5y6 :
- PAPA + : No se observa reaccin de la catalasa, por
lo tanto el perxido acta contra la papa, perdiendo todas sus propiedades
biolgicas. - HIGADO+ : No se observa la presencia de
ningn cambio. Solo el cambio de color del hgado a uno como inerte, palido,
blanquioso. Lo que nos indica que de igual modo ha perdido todas sus
propiedades biolgicas.
TB: 7y8: :
El NaOH 0.1M desestabiliza el ph inhibiendo as la capacidad cataltica
de la enzima catalasa tanto como la papa como en el hgado, pero no lo
suficiente como para desnaturalizar la funcin biolgica de esta enzima,
por lo que al agregar luego el agua oxigenada H2O2 la creacin de
agua y oxigeno por la accin de la enzima fue levemente un poco ms
lenta.
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TB:9y10:
Las bajas temperaturas a las que es expuesta la enzima catalasa reduce
su capacidad cataltica pero no lo suficiente para desnaturalizar la
enzima y tambin no el tiempo suficiente en la que fue colocado a bajas
temperaturas, por ello al agregarle agua oxigenada H2O2 la creacin de
agua y oxigeno fue notoriamente menor a las que si se dierna en
condiciones ptimas.
2. Explique porque tantas especies producen la enzima catalasa.
La catalasa se encuentra en casi todos los organismos vivos en el planeta que
estn expuestos al oxgeno, y es muy importante para la vida ya que es muy
potente y pueden descomponer hasta millones de molculas de perxido de
hidrogeno, exactamente puede cambiar 40 millones de molculas de perxido
de hidrgeno en agua y oxgeno en slo un segundo. Porque sirve para
proteger nuestras clulas, contrarrestando y equilibrando la produccin
continua del perxido de hidrgeno, tambin previniendo la acumulacin de
burbujas de dixido de carbono en la sangre.
Adems es muy benfica para los procesos de los rganos y el cuerpo,
tambin de fungir como sper antioxidantes, y tiene la habilidad de usar el
perxido de hidrgeno para oxidar toxinas incluyendo el metanol, etanol, etc.
3. Explique las caractersticas estructurales y funcionales de la catalasa, y
su importancia en los seres vivos:
Funcion:
- La funcin es oxidar y descomponer el perxido de hidrgeno que se
crea dentro de las clulas para protegerlas del efecto txico de
este(agua oxigenada) producido en distintas reacciones redox. A
diferencia de las otras enzimas, que requieren de un sustrato reducido,
las catalasa dismutan el perxido de hidrogeno.
- Tambin juega un papel en la oxidacin del formaldehdo, alcoholes,
fenoles y cido frmico dentro de la clula.
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- Las catalasas pequeas unen NADPH, tienen hemo b y se inhiben e
inactivan por sustrato-
- Las catalasas grandes tienen hemo d, presentan enlaces covalentes
inusuales cercanos al sitio activo.
Estructura:
- Su estabilidad es necesaria ya que la enzima tiene que trabajar para
romper reactivos qumicos dentro de la clula de forma rpida y
eficiente. Si fuera inestable, estas molculas reactivas seran capaces
de descomponerla y causar dao a la clula.
- Las catalasas pequeas. Son menos resistentes a la desnaturalizacin.
- Las catalasa grandes son resistentes a la desnaturalizacin y tienen un
dominio en el C-terminal que es semejante a la flavodoxina.
Importancia:
- La enzima tiene un papel muy importante para mantener las clulas
sanas y funcionando correctamente. Estas enzimas patrullan dentro de
cada clula y descomponen compuestos nocivos que se producen
constantemente. Las propiedades de las enzimas catalasa hacen que
sea una de las ms importantes y eficientes dentro de la clula y para la
vida.
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CONCLUSIONES
Todas las enzimas son protenas. Por lo tanto, todas las enzimas sufren
desnaturalizacin frente al calor. Esto quiere decir que cuando la
temperatura es muy elevada, la enzima pierde su estructura terciaria,
por lo tanto su sitio activo tambin se desnaturaliza, y ya no puede
cumplir su funcin.
La determinacin de presencia o ausencia de catalasa resulta til en el
rea de bacteriologa, para diferenciar colonias de estreptococos, que
son catalasa negativos, y de estafilococos o micrococos, que son
bacterias que contienen catalasa.
Tambin se utiliza para diferenciar los gneros Bacillus (catalasa
positivo) de Clostridium. (catalasa activa)
RECOMENDACIONES
Tratar de cortas el hgado y la papa del mismo tamao y forma para
poder apreciar mejor las reacciones en cada muestra.
Tener cuidado con la cuchilla para evitar cortes innecesarios.
Usar el guante y la mascarilla para evitar intoxicaciones con las
sustancias toxicas.
Al momento de someter el tubo de ensayo al calor hacerlo en direccin a
un lugar despejado ya que el reactivo puede salir disparado.
BIBLIOGRAFIA:
(http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/enzima-catalasa, 2010)
(Mnica Amat Marco, Aida Ivars Rodrguez, Estudio de los factores que influyen en la
actividad enzimtica de la catalasa)
(Universida Autnoma de Quertaro, Determinacin de la actividad enzimtica de
peroxidasas (catalasa))
(Alexander Ph, Biologa, Editorial Prentice Hall. Inc. New Yersey, 1992.)
(Audersirk, biologa, la vida en la tierra, 4 edicin 1996, Editorial Prentice Hall
Hispanoamericana Mexicana, pags. 25-167. )