I. Municipalidad de ProvidenciaLiceo Carmela Carvajal de PratDepartamento de Biología

Macarena Arévalo (2)Carolina Bascuñán (3)Constanza Muñoz (20)Bárbara Navarrete (21)Ignacia Oyarzún (27)

4ºD Lunes 6 de Abril de 2015

IntroducciónLos procesos metabólicos presentes en los seres vivos se llevan a cabo gracias a enzimas de naturaleza proteica. Una de ellas es la catalasa. Dicha enzima ayuda a descomponer el peróxido de hidrógeno - un agente oxidante poderoso y dañino - en oxígeno y agua, previniendo la acumulación de burbujas de dióxido de carbono en la sangre.En el presente trabajo, demostraremos de forma empírica como se ve afectada esta acción enzimática mediante tres experimentos. Primeramente, juzgaremos la incidencia de la naturaleza del tejido (vegetal o animal) en la actividad enzimática. En segundo lugar, consideraremos la diferencia de temperatura en los tejidos y por último, la incidencia del pH gracias a la intervención de agua destilada, ácido clorhídrico e hidróxido de sodio.Junto con conocimientos previos, analizaremos los resultados obtenidos a partir de la variación de los factores nombrados anteriormente que influyen en la acción enzimática. Conocer este fenómeno es importante porque tiene muchas aplicaciones en la bioquímica, biotecnología, medicina, etc.

Experimento Nº1 “Acción de la Catalasa”

Materiales

Procedimiento1. Coloque en cada tubo de ensayo 5 cc de agua oxigenada2. Proceda de la siguiente manera:Vaso 1: 5 cc de agua oxigenada (control)Vaso 2: 5 cc de agua oxigenada + raspado de papaVaso 3: 5 cc de agua oxigenada + papilla de hígado

Situación inicial

1 2 3

Situación final

1 2 3

3. Observe el desprendimiento de las burbujas en cada tuvo y anote los resultados en la siguiente tabla:

- 3 vasos de precipitado- Pipetas- Agua destilada- Agua oxigenada- Encendedor o fósforos- Pajuela

- Papa- Hígado de pollo- Cronómetro- Bolsas para los desechos- Paños para limpiar- Cloro para desinfectar- Cuchara de té

Nº Vaso Velocidad de reacción

Características iniciales

Cantidad de gas

Cambios observados

15 cc de H2O2

No presenta reacción

Solo se presenta H2O2 (líquido transparente)

No presenta liberación de gas

No hay cambios observados

25 cc de H2O2 +

raspado de papa

5 segundos Pasta grumosa de color amarillo pastel.

Mínima cantidad de gas

Sube la temperatura del vaso y se observa un poco de espuma

35 cc de H2O2 +

papilla de hígado

Reacción inmediata (menos de 1 segundo)

Pasta de aspecto viscoso y grumosos, marrón rojizo.

Abundante cantidad de gas

Sube mayormente la temperatura y emergen una gran cantidad burbujas.

Preguntas de comprensión:1. ¿A qué se debe que la velocidad de reacción enzimática sea mayor en un tejido que en otro?La variación en dicha velocidad se debe a la diferencia de cantidad de la enzima catalasa. Ésta se presenta en mayor cantidad en tejidos animales por lo que reaccionó más rápido.

2. Introduzca la pajuela al interior del vaso precipitado, registre sus observaciones. ¿Qué gas libera este compuesto por acción de la catalasa? ¿De qué manera lo comprobó?Es liberado oxígeno (O2). Fue comprobado mediante una combustión, ya que al introducir la pajuela encendida, la llama de fuego aumentó su tamaño y energía calórica.

3. ¿Qué sustancias cambian durante la reacción en los vasos precipitado 1 y 2?En el vaso 1 no hay cambios. En el vaso 2 se produce una espuma de carácter denso y blanca gracias a la obtención de H2O y O2

4. ¿A qué se debe el aumento de temperatura percibida en los vasos de precipitado? ExpliqueA la liberación de energía calórica durante la acción enzimática que se produce (catalasa sobre peróxido de hidrógeno)

5. ¿Qué se entiende por especificidad enzimática? Explica con un ejemplo experimental distinto al realizado en el laboratorio.Se puede explicar mediante la enzima sacarasa presente en la levadura que actúa sobre el sustrato sacarosa, pero no sobre el sustrato almidón pues cada enzima actúa sobre un sustrato específico (en este caso, la sacarosa)

6. ¿Cuál es el sustrato donde actúa la catalasa?El sustrato donde actúa la catalasa es el peróxido de hidrógeno (H2O2), descomponiéndolo en oxígeno y agua.

Experimento Nº2 “Efecto de la temperatura”

Materiales:- Hígado de pollo- 3 vasos de precipitado- Pipetas- Hielo

Procedimiento:1. Etiquete 3 vasos de precipitado2. La papilla de hígado debe ser molida y dividida en tres porciones: la primera de estas porciones será cocida en agua hirviendo a 100ºC, la segunda porción debe congelarse a temperaturas -10ºC por espacio de una semana, el hígado congelado debe ser transportado en un pocillo que contenga hielo para mantener su baja temperatura. La tercera porción se descongelará la noche anterior al experimento, ya

- Mechero- Agua destilada- Agua oxigenada- Papel milimetrado

que se usará descongelado a temperatura medio ambiente.3. vaso 1: 5 gr de papilla de hígado + 2 cc de H2O2

vaso 2: 5 gr de papilla de hígado cocida por 15’ + 2 cc de H2O2

vaso 3: 5 gr de papilla de hígado en hielo por 15’ + 2 cc de H2O2

Situación inicial

1 2 3

Situación final

1 2 3

4. Realice sus observaciones y anote sus resultados en la siguiente tabla:

Nº Vaso Condición de la

enzima

Color inicial Presencia de

reacción

Temperatura Cambios observados

15gr de papilla

de hígado cruda + 2 cc de

H2O2

Activa Marrón rojizo

Alta La papilla se encontraba a temperatura ambiente y al reaccionar, la temperatura del vaso se elevo

Efervescencia con abundantes burbujas. Liberación de calor.

25 gr de papilla

de hígado cocida + 2 cc de

H2O2

Denaturada Marrón claro Nula La papilla fue cocida a 100°C, al momento del experimento se encontraba a temperatura ambiente, cuando le agregamos el H2O2 el vaso conserva la misma temperatura que tenía.

No se observan cambios.

35 gr de papilla

de hígado congelada + 2

cc de H2O2

Inactiva Rojo intenso Baja La papilla estaba congelada a -10°C ,y cuando le agregamos el H2O2 el vaso se entibio levemente

Se forma una espuma densa con burbujas pequeñas que revientan y desaparecen.

Preguntas de compresión:

1. Basándose en los resultados obtenidos, realice gráficos en papel milimetrado; que representen el efecto de la temperatura sobre la actividad de la catalasa.

2. A partir de su gráfica establezca la relación entre la temperatura y la actividad enzimática en 2 líneas.La enzima catalasa se encuentra activa y en su estado óptimo a temperatura ambiente. En cambio, a tº extremadamente menores que ese rango, la enzima se inactiva y a tº extremadamente más altas, se desnaturaliza.

3. A bajas temperaturas regularmente las enzimas se inactivan, fenómeno llamado inactivación; al respecto conteste:a. ¿Qué diferencia esencial existe entre la denaturación y la inactivación?En la denaturación la enzima sufre la ruptura de sus enlaces perdiendo su forma y estructura específica (a alta tº , proceso irreversible), en la inactivación pierde la capacidad de reacción, sin perder estructura (a baja tº, proceso reversible).

b. ¿En qué forma lo demostraría? (Debe ser diferente al ejemplo)Ocurre denaturación al cocer un huevo, donde perderá sus características iniciales, tornándose insoluble y cambiando de color, mientras que si el huevo es congelado, las enzimas se inactivan solo mientras esté sometido a esa t°.

Experimento Nº3 “Efecto del pH”

Materiales- Hígado de pollo- 3 vasos de precipitado- Pipetas- Cuchara

Procedimiento1. Etiquete 3 vasos de precipitado2. En cada vaso de precipitado coloque 1 cucharada de papilla de hígado, y luego proceda como muestra la tabla. A continuación observe lo que sucede en los vasos 2 y 3 al agregar agua oxigenada, no olviden de registrar todas sus observaciones.3. Proceda de la siguiente manera:Vaso 1: 5 gr de papilla de hígado cruda + 5 cc de agua destiladaVaso 2: 5 gr de papilla de hígado cruda + 5 cc de NaOHVaso 3: 5 gr de papilla de hígado cruda + 5 cc de HCl

4. Cuando haya depositado en cada vaso la papilla de hígado, solicite a su profesora que agregue los reactivos correspondientes (NaOH y HCl). A continuación agregue a los tres tubos, 5 cc de H2O2, tápelos con tuvo de seguridad y observe. A continuación introduzca el papel pH y registre los cambios.

- Agua destilada- Hidróxido de sodio (NaOH = 0,050 M)- Ácido clorhídrico (HCl = 0,1 M)- Agua oxigenada (H2O2)- Papel milimetrado

Situación inicial

1 2 3

Situación final

1 2 3

5. Anote sus resultados en la siguiente tabla:

Nº Vaso Valor del pH

Características iniciales del

hígado

Presencia de reacción

Cambios observados pH

15 gr de papilla

de hígado cruda

+ 5 cc de agua destilada

+ 2 cc de H2O2

7 (neutro)

Color marrón rojizo

Presenta reacción enzimática

Cuando se le agrega el agua destilada no ocurre ningún cambio. Cuando se le agrega el agua oxigenada se liberó una enorme cantidad de burbujas y libera una gran cantidad de calor.

25 gr de papilla

de hígado cruda

+ 5 cc de NaOH

+ 2 cc de H2O2

12,7 (básico)

Color marrón rojizo

Presenta reacción enzimática

Cuando se le agregó el hidróxido de sodio (NaOH) no ocurrieron cambios. Cuando se le agregó el agua oxigenada se formó una espuma blanca y densa compuesta por pequeñas burbujas.

pH NaOH=12.69

35 gr de papilla

de hígado cruda

+ 5 cc de HCl+ 2 cc de H2O2

1 (ácido) Color marrón rojizo

No presenta reacción enzimática

Cuando se le agrega ácido clorhídrico (HCl) al hígado, entra en proceso de cocción y cambia a un color marrón claro. Cuando se le añade el agua oxigenada, no ocurre nada.

pH HCl=1

Preguntas de comprensión:1. El pH matemáticamente se define como el logaritmo negativo de la concentración de protones en los ácidos, en el caso de una sustancia alcalina se debe restar el pH al pOH (valor = 14). Basándose en esta información calcule el pH del HCl y NaOH. Incorporar dichos valores en la tabla de datos.

pH de NaOH:

-log(0.050) = pOH 

14 - pOH = pH 

12.69 = pH

pH de HCl:

-log (0.1) = pH 

pH= -(-1) 

pH=1

2. Basándose en los resultados obtenidos, realice un gráfico en papel milimetrado; que represente el efecto de pH sobre la actividad de la catalasa.

3. A partir de su gráfica establezca la relación entre el pH y la actividad enzimática.La relación consiste en que la enzima actúa con más eficacia en la solución cuando esta posee un pH óptimo. Entre mayor sea la distancia entre el pH óptimo y el pH de la solución, menos eficaz será la enzima.

4. Investigar ¿Cómo afecta el pH a la reacción enzimática?Las enzimas actúan bajo rangos de valores de pH determinados (pH óptimo). Si la enzima se ve afectada por otros valores de pH, su actividad enzimática disminuirá o simplemente no habrá.

5. Investigue ¿Cuál es el pH óptimo para la actividad enzimática de la catalasa?El valor óptimo para la actividad enzimática de la catalasa es 7,6

ConclusiónMediante este experimento hemos logrado concluir la importancia de las enzimas como catalizadores o aceleradores de los procesos metabólicos en los seres vivos, además de analizar los distintos factores que van a influir en la acción enzimática; como lo son la cantidad de enzimas presentes, temperatura, y pH. El primer factor queda demostrado en el experimento 1 cuando se compara la reacción que tiene el hígado y la papa al agregar H2O2, así comprobamos que la panita posee mayor cantidad de catalasa al reaccionar más rápido y producir más burbujas que la papa; estas burbujas corresponden al oxígeno liberado en la degradación del peróxido de hidrógeno, lo que constatamos al introducir la pajuela encendida dentro del vaso. El segundo factor fue demostrado en el experimento 2, ya que tanto el hígado que fue expuesto a 100°C (enzima desnaturalizada), y el que se encontraba a -10°C (enzima inactiva) no

reaccionaron al H₂O₂, a diferencia del hígado que se hallaba a t° ambiente (enzima activa) en el cual sí hubo reacción. El tercer factor es comprobado en el experimento 3 al agregar NaOH y HCl a dos muestras de hígado, cambiando el pH de éstas. Se infiere de lo anterior que la eficacia de una enzima en su reacción no depende solo de ella, si no de las condiciones en las que se encuentra.

Bibliografía

. http://www.2bachillerato.es/biologia/tema5/p5.html

. http://www.ehu.es/biomoleculas/enzimas/enz1.htm

.http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/AlimentaMETABOLISMOyENZIMAS.htm

. http://www.ehowenespanol.com/fuentes-enzimas-vegetales-lista_260775/

.Cinética enzimática: manejo de datos, Universidad de Oviedo. Departamento de bioquímica, facultad de biología y veterinaria..http://www.forest.ula.ve/~rubenhg/enzimas/.http://www.puntajenacional.cl/materia/planEstudio/id/5