U N I

Autor: María del Rosario López Mendoza
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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES
PLANTEL ORIENTE
ÁREA DE CIENCIAS EXPERIMENTALES (BIOLOGÍA)
“Efecto del pH y la temperatura alta en la enzima catalasa”
Elaborada por: Bióloga María del Rosario López Mendoza.
Objetivos:
- Demostrar que la pérdida de la actividad enzimática de la catalasa por
desnaturalización, a través de cambios en temperatura y pH (variables).
- Evidenciar la asociación de estructura en las proteínas con su función, pues
al modificar la primera se pierde su actividad biológica.
- Usar modelos sencillos demostrativos de eventos biológicos de gran
importancia.
- Desarrollar habilidades de análisis y explicativas acerca de modelos en las
ciencias químico-biológicas.
- Promover la valoración de la ciencia y su capacidad explicativa.
Ubicación en los Programas de Biología en el Colegio:
- En la unidad I de Biología 1 en tema “Moléculas presentes en las células:
función de los carbohidratos, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos”.
- Unidad II, Biología 1 “Procesos de Conservación”.
- Unidad I, Biología 3 “Enzimas” y “Rutas metabólicas”.
Conceptos clave:
Proteína; enzima, sustrato; estructura primaria, secundaria, terciaria y
cuaternaria de las proteínas y desnaturalización y relación estructura-función
biológica.
Marco Teórico:
Las proteínas son un grupo de moléculas presentes en los sistemas vivos, por
lo cual frecuentemente se les denomina biomoléculas. Presentan funciones muy
variadas como la catálisis (actividad enzimática), conducción o transporte,
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contracción, nutrición y otras. También pueden conformar estructuras, como
en la membrana celular.
Ya que en la célula ocurren una gran cantidad de reacciones químicas y éstas
deber realizarse, generalmente, a gran velocidad, con bajo costo energético,
sin grandes cambios de temperatura, presión o pH, se aprovecha la función
catalítica de varias proteínas.
Las enzimas son catalizadores específicos, es decir, sólo catalizan para los
mismos reactivos. Su estructura está fuertemente ligada a su función, luego
entonces las modificaciones en su estructura secundaria, terciaria o
cuaternaria impactarán directamente su actividad. Así, la unión específica no
sólo explica la eficiencia catalítica de las enzimas, sino también su selectividad
por el sustrato.
Algunos factores físicos modifican la estructura secundaria y terciaria de
las proteínas, tales como cambios en el pH, la temperatura (termosensibles) y
la salinidad, entre otras.
Específicamente, la enzima catalasa se encuentra en varios animales y
plantas. Su peso molecular es de 247 500 (la del caballo); posee al grupo hemo,
es decir, contiene hierro trivalente unidos a sus cuatro núcleos porfirínicos,
por lo que se clasifica como una proteína conjugada y es del grupo de las
Hidroperoxidasas. Es muy activa pues 1 mg de ésta libera cerca de 3000 litros
de oxígeno por hora a 0oC.
En animales y a nivel celular se ubica dentro de organelos como peroxisomas
de hasta 0.5 micras. La función de la catalasa aquí es remover rápidamente el
peróxido de hidrógeno, generado por la acetil coenzima A oxidasa, según la
siguiente reacción:
Acil CoA + O2  acil Co A ,-insaturada + H2O2
Esta ocurre en el proceso de degradación de los ácidos grasos, por ejemplo en
las células del hígado (los hepatocitos).
En las plantas, dentro de semillas ricas en lípidos como el ricino y la soya,
donde se conforman microcuerpos, como los glioxisomas, que se encuentran
brevemente durante el proceso de germinación. Los ácidos grasos se degradan
en succinato, usando entre otras enzimas a la catalasa. En tejidos foliares los
peroxisomas se emplean en la fotorespiración y miden hasta 1 micra.
Tenemos entonces que el H2O2 es muy tóxico para los sistemas vivientes por
lo que presentamos mecanismos para eliminarlo y la reacción para eliminar el
peróxido de hidrógeno, vía enzimática es:
2 H2O2  2 H2O + O2(gas)
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Material, equipo y reactivos:
Equipo:
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Gradilla
Lámpara de alcohol
Pinzas para tubo
5 Tubos de ensayo
4 Pipetas 5 ml.
1 Vasos de precipitados 100 ml.
Varilla de agitación
Tiras indicadoras de pH.
Etiquetas o cinta adhesiva
Navaja o cúter
Caja petri
-
Reactivos:
Agua oxigenada (20 o 30 vol.)
Ácido nítrico
Hidróxido de Sodio
Agua
Solución:
Solución de Hidróxido de sodio, al 5%:
2.5 gr. de NaOH en 50 ml. de agua
(suficiente para todos los equipos)
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Material biológico:
Hígado fresco (de pollo o res)
Diseño práctico: Desnaturalización de la Catalasa por incremento en
temperatura y cambio en pH.
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Coloca el hígado en caja petri y con cúter o navaja fracciónalo en porciones
muy pequeñas
Colocar en cuatro tubos de ensayo porciones de hígado fresco (trozos muy
pequeños). Ayudándote con la varilla de vidrio coloca las porciones de hígado
hasta el fondo de los tubos. Etiquetar y numerar tubos del uno al cuatro.
Coloca cada pipeta en cada reactivo o solución y no las mezcles para no
contaminarlos.
En el tubo no. 1 (testigo) agregar 2 ml. de peróxido de hidrógeno (agua
oxigenada). Observar burbujeo, indicador de desprendimiento de oxígeno
molecular.
En el tubo no. 2 (testigo) añadir 2 ml. de agua, demostrando que no hay
desprendimiento de O2. Calentar hasta ebullición por unos segundos, sin
llegar a secar1. Agregar a éste 1 ml. de H2O2. Observar si hay burbujeo o
no, y en su caso si es tan abundante como en el tubo 1.
En el tubo no. 3 agregar 1ml. de ácido nítrico, dejando actuar por 1 minuto.
Agregar ahora 1 ml. de peróxido de hidrógeno y observar intensidad de
burbujeo. Con la tira de papel indicador mide el pH que tiene esta mezcla.
Calentar sólo lo suficiente para mantener la ebullición y dirigir la “boca” del tubo hacia los
sitios en donde no estén tus compañeros.
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En el tubo no. 4 agregar 1ml. de solución de hidróxido de sodio (al 5%).
Dejar actuar 1 minuto. Agregar 1 ml. de agua oxigenada y observar
intensidad de burbujeo. Mide el pH que tiene esta mezcla.
En vías de la protección ambiental:
- Separar residuos orgánicos (cascarón de huevo, sobrantes de yema y clara y
colocarlos en espacio de elaboración de composta o en jardineras,
removiendo y enterrando)
- Neutralizar ácido usado con álcali sobrante (base: NaOH) antes de verterlo
en las tarjas.
Interpretaciones frecuentes, erróneas o imprecisas, de los alumnos en su
reporte para el punto de discusión de resultados:
a)
b)
c)
d)
e)
Se coció el hígado o la clara de huevo.
El hígado cambió de color.
Matamos a la “sustancia viva” y ya no funciona.
Se desprenden burbujas de aire de los huecos en el hígado.
El ácido y la sosa matan a las células.
Cuestionario-guía:
1. ¿Qué gas se desprende al agregar peróxido al hígado?
2. ¿En dónde se encuentra la enzima catalasa?
3. ¿Por qué es importante que las células tengan a la enzima catalasa?
Bibliografía:
- www.arrakis.es/~rflunego/enzímas
- Conn, E.E.; Stumpf, P.K.;Bruening, G. y Doi, R.H. (1996) Bioquímica
fundamental. 5ª ed. Ed. Limusa Noriega Editores, México. p. 736.
- Laguna, José (1996) Bioquímica. Ed. La prensa médica mexicana. p. 676.
- Lehninger, Albert (1972). Bioquímica. Las bases moleculares de la
estructura y la función. Ed. Omega, S.A. Barcelona, España. p. 887.
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Propuesta general de elementos que debes considerar para elaborar tu reporte
de práctica con V de Gowin:
Preguntas
que
se contestarán
al efectuar esta
práctica
Principales
teorías,
procesos, conceptos
y datos asociados a
esta práctica
Discutir los
resultados haciendo
uso de los
conceptos del
dominio teórico y
respuesta
argumentada a
preguntas
Si tu reporte es en la forma tradicional ha de contener al menos:
-
-
Carátula.- institución, titulo práctica, nombre profesor, nombre alumno o
alumnos, asignatura o materia, grupo escolar, número de equipo o mesa,
fecha, turno
Objetivos
Introducción
Resultados
Discusión de Resultados
Conclusiones
Bibliografía