Desnaturalizacion de Enzimas

Universidad Nacional Autónoma de Honduras en el Valle de Sula UNAH-VS

Departamento de Química

Reporte de Laboratorio de Bioquímica (LQITema: Desnaturalización de enzimas

Instructor: Lic. Susana Echeverri Nombre del estudiante: Josselyne Cerrato Nº de cuenta: 20062000699 Sección: viernes 4: 00 pm Fecha de entrega: 14-11-2014

Sumario

Objetivos generales Demostrar como el calor y/o pH pueden influir en la estructura terciaria de una enzima, así como su funcionalidad.

Resumen Para el método normal, se colocó en un tubo de ensayo unos trocitos de hígado y se le añadió una cierta cantidad de agua oxigenada. Luego para el segundo método que es el de temperatura, se colocó en otro tubo de ensayo otros trocitos de hígado y se le añadió agua destilada y se hirvió la muestra durante 5 minutos, luego se retiró el agua sobrante y se le añadió mililitros de agua oxigenada. Y para el método de pH se colocó en otro tubo de ensayo trocitos de hígado, y se le añadió mililitros de HCl 1 M y se incubo a temperatura ambiente la muestra durante 5 minutos mezclándola, después se retiró el ácido sobrante el cual se neutralizo con unos mililitros de NaOH 1 M, y luego mililitros de agua oxigenada, y se anotó y se explicó las observaciones.

Conclusiones generales La estructura terciaria de una proteína es muy sensible a los cambios de la temperatura ya que, como sabemos, se mantiene gracias a fuerzas no covalentes altamente sensibles al calor. Esto hace que la actividad enzimática muestre una dependencia de la temperatura.

Marco teórico

La importancia de las enzimas para la ciencia de los alimentos está determinada por las condiciones que prevalecen en el interior y en el exterior del producto. Para regular la actividad enzimática durante la conservación y procesado, es necesario controlar tales condiciones.

Temperatura En general las enzimas operan muy lentamente a temperaturas de coagulación y su actividad aumenta cuando lo hace la temperatura .La mayor parte de las enzimas presentan su actividad máxima en el intervalo de 30 a 40 °C y por encima de 45°C comienzan a desnaturalizarse. La inactivación de las enzimas por el calor está relacionada con la química de las proteínas y su desnaturalización térmica. La desnaturalización de una proteína se ha definido como: “Un cambio de importancia en la estructura original, sin rotura de ninguno de los enlaces químicos primarios que unen entre sí a los aminoácidos “. El término inactivación de una enzima se refiere a la pérdida de la actividad. El tratamiento térmico de los alimentos suele tener como objetivo la inactivación de las enzimas de manera enzimas irreversiblemente.

DESNATURALIZACIÓN La mayoría de las enzimas se desnaturalizan fácilmente por el calor; a temperaturas de 70 y 80 °C se impide la actividad enzimática. De aquí que se conserven mejor los alimentos cocinados que los crudos. Por ejemplo: de continuar la presencia de enzimas en un alimento lo que tendríamos es cambios en la clorofila o en los carotenos o una modificación en el sabor de las grasas (rancidez) o un cambio en el valor nutritivo de las proteínas o vitaminas o simplemente una modificación en la textura de los alimentos.

El calentamiento es un método conveniente para destruir a los microorganismos de los alimentos de aquí que con el mismo procedimiento se logran dos objetivos diferentes: 1. La preservación microbiológica 2. La estabilización enzimática de los alimentos (inactivación enzimática).Sin embargo se dan casos en que las enzimas después del calentamiento se regeneran. La inactivación térmica se basa a la pérdida de la estructura y por tanto de los sitios activos. La regeneración se debería, entonces a un proceso de reorganización de la molécula de proteína que conduce a la restauración de los sitios activos. La estabilidad de los alimentos frente a la acción enzimática depende de la temperatura, pH, del estado físico de la enzima.

Conservación por frío La principal razón por la que los alimentos se exponen a bajas temperaturas, especialmente los productos congelados, es la de evitar el crecimiento de microorganismos manteniendo en lo posible atributos de calidad del alimento así como una pérdida parcial de la actividad enzimática. Algunas enzimas se desnaturalizan en un grado significativo durante la congelación y descongelación muchas otras no se ven afectadas. Un mayor descenso en la temperatura da como resultado una reducción de la actividad enzimática.

Efecto del pH Los pH extremos suelen inactivar a las enzimas por lo general, las enzimas presentan una máxima actividad a un valor determinado de pH, al que se le denomina pH óptimo”, La mayor parte de las enzimas presentan su actividad máxima a pH entre (4,5) Existen, sin embargo, enzimas con un pH óptimo extremo, como la pepsina, que presenta tiene un pH de 1,8 o la arginasa cuyo pH es de 10. A pH extremos, la actividad enzimática suele decaer irreversiblemente debido a procesos de desnaturalización proteica. En un proceso industrial, el pH puede ser controlado para evitar inhibir o potenciar al máximo una reacción enzimática. Por ejemplo puede

impedirse la actividad de la fenolasa reduciendo el pH del sistema por debajo de tres. En los frutos suele conseguirse esto por el efecto de acidificantes naturales, como el ácido cítrico, málico o fosfórico. Al comprobar experimentalmente la influencia del pH en la velocidad de las reacciones enzimáticas se obtienen curvas que indican que los enzimas presentan un pH óptimo de actividad. El pH puede afectar de varias maneras: 1. El centro activo puede contener aminoácidos con grupos ionizados que pueden variar con el pH. 2. La ionización de aminoácidos que no están en el centro activo puede provocar modificaciones en la conformación de la enzima.

3. El sustrato puede verse afectado por las variaciones del pH.

Algunos enzimas presentan variaciones peculiares. La pepsina del estómago, presenta un óptimo a pH=2, y la fosfatasa alcalina del intestino en pH= 12. Los pH extremos suelen inactivar a las enzimas por lo general, las enzimas presentan una máxima actividad a un valor determinado de pH al que denominamos pH óptimo. La mayor parte de las enzimas presentan actividad máxima a intervalo de pH de 4.5 – 8.0

Objetivos específicos

1. Observar que ocurre cuando se le agrega agua oxigenada al hígado crudo y que reacción ocurre. 2. Observar que ocurre cuando se cocina el hígado y determinar porque no ocurre reacción.

Procedimiento experimental Método 1. Normal  Se colocó en un tubo de ensayo unos trocitos de hígado  Luego se añadió 5 ml de agua oxigenada  Anotamos y explicamos las observaciones 2. Temperatura  Se colocó en un tubo de ensayo unos trocitos de hígado  Se añadieron 5 ml de agua destilada y se hirvió la muestra durante 5 minutos  Retiramos el agua sobrante  Añadimos 5 ml de agua destilada.  Anotamos y explicamos las observaciones 3. pH    

Colocamos en un tubo de ensayo unos trocitos de hígado añadimos 5ml 1 M de HCl incubamos a temperatura ambiente la muestra durante minutos. Retiramos el ácido sobrante y se neutralizo con unos 5 ml 1M de NaOH. Luego le añadimos 5 ml de agua oxigenada.

Resultados

1. En el primer tubo que tiene el hígado crudo cuando agregamos el agua oxigenada se empezaron a generar burbujas, como efervescencia y el hígado empezó a perder un poco de su color. La reacción no es tan rápida debido a la catalasa que se encuentra en los tejidos internos no se encuentra expuesta. 2. En el segundo tubo al cocer el hígado no le paso nada, no se notó ninguna reacción o cambio que demuestre que está ocurriendo un

cambio, esto se debió por el aumento de temperatura la enzima se desnaturaliza. 3. En el tercer tubo se comenzó a observar una efervescencia mucho mayor que la del primer tubo y el hígado pierde color mucho más rápido, el agua tomo un color opaco, el hígado macerado se efectuó más rápido la reacción

Cuestionario 1. Elabore un diagrama de flujo en el que describa el o los procedimientos utilizados en esta práctica.

Coloque un trozo de hígado en 3 tubos de ensayos

Coloque en el primer tubo 5 ml de agua oxigenada

Coloque en el segundo tubo 5 ml de agua destilada

Calenté durante 5 minutos y retire el

Agregue 5 ml de agua oxigenada

Coloque en el tercer tubo 5 ml de HCL

Deje reposar 5 minutos y neutralice con 5 ml de NaOH 1 M

Retire el líquido sobrante y agregue 5 ml de agua oxigendad

Anote los resultados obtenidos

2. Indique los cálculos necesarios para la elaboración de las soluciones utilizadas y especifique el peso molecular, temperatura de ebullición, temperatura de fusión, estado físico a 25ºC y solubilidad de los reactivos utilizados. Ácido Clorhídrico 50 ml x

1M 1000 ml x

36.45 g HCl 1 mol HCl x

100 g 37.30 g x

1ml 1.188 g = 4.11 ml HCl

3. Diferencie entre las estructuras de proteínas 1, 2,3 y 4.  Estructura primaria La estructura primaria es la secuencia de aminoácidos de la proteína. Nos indica que aminoácidos componen la cadena polipeptídica y el orden en que los aminoácidos se encuentran.  Estructura secundaria Es la disposición de la secuencia de aminoácidos en el espacio. Los aminoácidos a medida que van siendo enlazados durante la síntesis de proteínas y gracias a la capacidad de giro de sus enlaces, adquieren una disposición espacial estable.  Estructura terciaria La estructura terciaria informa sobre la disposición de la estructura secundaria de un polipéptido al plegarse sobre sí misma originando una conformación globular.  Estructura cuaternaria Esta estructura informa de la unión, mediante enlaces débiles (no covalentes) de varias cadenas polipeptídicas con

estructura terciaria, para formar un complejo proteico. Cada una de estas cadenas polipeptídicas recibe el nombre de protómero. 4. Que otros factores favorecen a la desnaturalización de las enzimas Varios factores alteran las conformaciones de las proteínas. En algunos casos, estos cambios en estructura producen una pérdida de la actividad biológica de la proteína. Si la forma de una proteína se cambia sin alterar, su estructura primaria, se dice que la proteína se ha desnaturalizado. Inicialmente, existe una proteína nativa, o sea la proteína como se encuentra en la célula. Al agregarle un agente desnaturalizante, este hace que la proteína se desenrede y tome otra conformación denominada: espiral aleatoria, que corresponde a la forma desnaturalizada de la proteína. Para algunos casos el proceso de desnaturalización es reversible. La desnaturalización involucra una alteración de la estructura secundaria y terciaria de la proteína; cualquier cambio que perturbe las fuerzas de dispersión, los enlaces de hidrogeno (enlaces Iónicos), desnaturalizan la proteína. La desnaturalización de las proteínas ocurre por la exposición de estas a:  Calor  La luz ultravioleta.  Ácidos y bases.  Solventes orgánicos.  Sales de iones metálicos pesados.

Conclusiones

En conclusión la efervescencia que se observó cuando el hígado crudo reacciono con el agua oxigenada, se debió a la presencia de peroxisomas que al someterlo al peróxido de hidrogeno que es altamente reactivo y toxico para las células del hígado, por lo cual la función de la peroxisomas es proteger a las células del hígado. Las moléculas de agua oxigenada son rápidamente rotas por la enzima catalasa. Esta enzima está contenida en la peroxisomas. Lo cual convierte el agua oxigenada en compuestos no tóxicos como lo son el oxígeno que es desprendido durante la efervescencia que también libera agua. La reacción que se llevó a cabo es H2O2→H2O +O2 En el hígado cocido no sucedió nada porque, la catalasa se desnaturalizo fácilmente con el calor, por lo que las enzimas son proteínas y son termolábiles.

Bibliografía

Crsitina.2012.Enzimas.sacado de

http://enzimascris.blogspot.com/2012/05/importancia-de-las-enzimas-enla.html Sacado de http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/ProteinasEstruct.htm Sacado de

http://www.angelfire.com/magic2/bioquimica/Desnaturalizacion.htm