practica CATALASA

Universidad autónoma de Chiapas Facultad de ciencias químicas Campus IV LABORATORIO DE BIOQUÍMICA

PRACTICA NO. 1

“CATALASA”

TAPACHULA CHIAPAS A 19 DE FEBRERO DEL 2009

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN---------------------------------------------------------------3

OBJETIVO----------------------------------------------------------------------5

CONSIDERACIONES TEÓRICAS---------------------------------------------6

PROCEDIMIENTO--------------------------------------------------------------9

OBSERVACIONES-------------------------------------------------------------10

RESULTADOS------------------------------------------------------------------12

DISCUSIONES----------------------------------------------------------------13

CONCLUSIONES-------------------------------------------------------------14

BIBLIOGRAFÍA----------------------------------------------------------------15

CUESTIONARIO--------------------------------------------------------------16

INTRODUCCIÓN Durante los procesos biológicos y el constante intercambio con el medio, se generan especies químicas conocidas como radicales libres, se caracterizan por presentar un electrón desapareado y por ser muy reactivas. Los radicales resultan de gran interés las especies reactivas derivadas del oxigeno (EROS) debido a la estructura biradicalica de esta molécula y al gran numero de procesos que las generan y en los que puede verse involucradas. Los principales eros son anión superoxido (O2), radical hidroxilo (OH), oxigeno singlete y el peróxido de hidrogeno (H2O2). Estas especies radicalicas están implicadas en el daño celular de forma tal que la agresiones oxidantes pueden dirigirse hacia la carcinogénesis, enfermedades inflamatorias, senectud celular y enfermedades neurodegenerativas entre otros proceso patológicos. En el organismo existe un sistema de protección antioxidante formado por enzimas y compuestos de bajo peso molecular. Una de las enzimas que intervienen en la protección y, en el mantenimiento del balance oxidante/antioxidante es la catalasa (CAT). La catalasa se encuentra en las células de tejidos animales y vegetales. La función en los tejidos es necesaria por que durante el metabolismo celular, se forma una molécula toxica que es el PER-OXIDO DE HIDROGENO,H2O2 (agua oxigenada), la cata-lasa, lo descompone en agua y en oxigeno. La reacción de la catalasa sobre el H2O2, es la siguiente, 2 H2O2

2H2O + O2 CATALASA

Su función es proteger a las células del efecto del peróxido de hidrogeno (agua oxigenada). Fue una de las primeras enzimas purificadas más suficientes con una velocidad de 200000 transformaciones/segundo/subunidad. La proteína es un tratamiento formado por cuatro subunidades idénticas. Cada monómero contiene un grupo prostético HEMO en el centro activo. En algunas especies también contienen una molécula de NADP por subunidad cuya función es proteger a la enzima de la oxidación por su sustrato H2O2. Es una enzima tetrametrica, con cuatro subunidades idénticas de 60 KDa contiene cuatro grupos de ferroprotopporfirina por molécula no puede ser saturada por H2O2 a ninguna concentración, catalizando su conversión en agua y oxigeno, para proteger a la célula dde agua oxigenada. Con dadores de H (metanol, etanol, acido fórmico, fenoles…) presenta actividad peroxidasa. El H2O2 es catalizado enzimáticamente en organismos anaerobios por la catalasa y otras peroxidasas. En animales, el peróxido de hidrogeno se destoxifica mediante las actividades de la catalasa y la glutatión peroxidasa. La

catalasa no es esencial para algunos tipos de células en condiciones normales, tiene un importante papel en la adquisición de tolerancia al estrés oxidativa en la respuesta adaptativa de las células. La catalasa captura el agua oxigenada de que pueda escapar de la célula y lo convierte en oxigeno molecular.

OBJETIVO

• Comprobar la presencia de la catalasa en los tejidos animales y vegetales.

• Comprobar el efecto de pH en las actividades enzimáticas.

CONSIDERACIONES TEÓRICAS CATALASA

La catalasa es una enzima que se encuentra en organismos vivos y cataliza la descomposición del peróxido de hidrógeno (H202) en oxígeno y agua. El peróxido de hidrógeno es un residuo del metabolismo celular de muchos organismos vivos, pero dada su toxicidad debe transformarse rápidamente en compuestos menos peligrosos. Para ello se usa con frecuencia esta enzima que cataliza su descomposición en agua y oxígeno. Además la catalasa se usa en la industria textil para la eliminación del peróxido de hidrógeno, así como en menor medida se emplea en la limpieza de lentes de contacto que se han esterilizado en una solución de peróxido de hidrógeno. El mecanismo completo de la catalasa no se conoce, aun así la reacción química se produce en dos etapas: H2O2 + Fe(III)-E → H2O + O=Fe(IV)-E H2O2 + O=Fe(IV)-E → H2O + Fe(III)-E + O2 Donde Fe-E representa el núcleo de hierro del grupo hemo unido a la enzima que actúan como cofactores. La enzima se presenta en forma de homotetrámero y se localiza en los peroxisomas. Esta enzima puede actuar como una peroxidasa para muchas sustancias orgánicas, especialmente para el etanol que actúa como donante de hidrógeno. Las enzimas de muchos microorganismos, como el Penicillium simplicissimum, que exhiben actividad de catalasa y peroxidasa, son frecuentemente llamadas catalasas-peroxidasas.

La deficiencia en catalasa produce acatalasia. Esta enfermedad está caracterizada por la ausencia de actividad de la catalasa en los glóbulos rojos y se asocia con las lesiones orales ulcerantes. La catalasa es una enzima que se encuentra en las células de los tejidos animales y vegetales. La función de esta enzima en los tejidos es necesaria porque durante el metabolismo celular, se forma una molécula tóxica que es el peróxido de hidrógeno, H2O2 (agua oxigenada). Esta enzima, la catalasa, lo descompone en agua y oxígeno, por lo que se soluciona el problema. La reacción de la catalasa sobre el H2O2, es la siguiente:

Reacción A La existencia de catalasa en los tejidos animales, se aprovecha para utilizar el agua oxigenada como desinfectante cuando se echa sobre una herida. Como muchas de las bacterias patógenas son anaerobias (no pueden vivir con oxígeno), mueren con el desprendimiento de oxígeno que se produce cuando la catalasa de los tejidos actúa sobre el agua oxigenada. EFECTO DEL pH SOBRE LA ACTIVIDAD ENZIMATICA Sabiendo que las enzimas son proteínas, cualquier cambio brusco de pH puede alterar el carácter iónico de los grupos amino y carboxilo en la superficie proteica, afectando así las propiedades catalíticas de una enzima. A pH alto o bajo se puede producir la desnaturalización de la enzima y en consecuencia su inactivación. La fosfatasa ácida es más activa a pH 5,0, mientras que la fosfatasa alcalina lo es a pH 9,0. Muchas enzimas tienen máxima actividad cerca de la neutralidad en un rango de pH de 6 a 8. El pH per se no afecta la actividad enzimática, sino la concentración de protones. Los protones además de alterar la estructura de la enzima y el substrato, pueden participar también en la reacción como substrato o producto. En esos casos, la concentración de protones afecta directamente la velocidad de la reacción. pH ÓPTIMO: Catalasa 7,6

EFECTO DE LA TEMPERATURA Un aumento en la temperatura provoca un aumento de la velocidad de reacción hasta cierta temperatura óptima, ya que después de aproximadamente 450 C se comienza a producir la desnaturalización térmica. Las enzimas de muchos mamíferos tienen una temperatura óptima de 370 C, por encima de esa temperatura comienzan a inactivarse y se destruyen Sin embargo existen especies de bacterias y algas que habitan en fuentes de aguas termales y en el otro extremo ciertas bacterias árticas tienen temperaturas óptimas cercanas a 00 C.

PROCEDIMIENTO

1.- organizar todos los tubos de ensaye con el material utilizado

2.- medir el pH sin agregar el HCl y después de agregarlo con el papel pH

3.- observar y anotar lo que ocurrió, antes de agregar el peróxido de hidrogeno marcar la reacción por observación.

OBSERVACIONES

En esta fotografía se muestran los tubos de ensaye que contienen las muestras crudas a las cuales no se les agrego HCl, solamente peroxido de hidrogeno, y como podemos ver hay presencia de efervescencia por la existencia de catalasa.

En esta fotografía se colocaron todas la muestras, según si estaban cocidas o crudas con sus respectivos nombres.

En estas fotografías podemos mostrar que tanto el pH de la papa cruda y la cocida no hubo mucha variación

Papa cruda identificando su pH

Papa cocida identificando su pH

En estas fotografías podemos mostrar que tanto el pH del plátano crudo y la cocido no hubo mucha variación y esto se fue repitiendo en la mayoría de las muestras

Plátano crudo identificando su pH

Plátano cocido identificando su pH

RESULTADOS NUMERO DE MUESTRA MUESTRAS

CRUDA

COCIDA

pH SIN CON CON EFERVESCENCIA EFERVESCENCIA H2O2 H2O2 HCl crudo cocido

1

Papa

4/5

5

5

2

XXX

2

Champiñón

4/5

5

5

3

XXX

3

4/5

5

5

3

XXX

4

Corazón de pollo Manzana

4/5

5

4

4

XX

5

Azúcar

4/5

5

5

2

6

Sal

4/5

5

5

1

7

Plátano

4/5

4

4

2

XXX

8

Maíz

4/5

4

4

3

X

9

Frijol

4/5

5

5

2

XX

10

Hígado

4/5

5

5

4

XXX

LIMON ///////////

CRUDA

MANZANA

4

PLATANO

4

X

X

DISCUSIONES Con los resultados de la tabla y los experimentos realizados nos dimos cuenta que la presencia de la catalasa solo se presenta en los tejidos animales y vegetales ya que cuando se le agrego peróxido de hidrogeno a la sal y el azúcar no reaccionaron ya que estas no son seres no vivos. El motivo de agregar HCl a las muestras fue con el afán de desnaturalizarlas, los resultados fueron positivos ya que al agregarles peróxido de hidrogeno no hubo efervescencia. las muestras cocidas notamos el efecto de la temperatura sobre la desnaturalización de la catalasa ya que al agregarle peróxido de hidrogeno tampoco hubo efervescencia.

CONCLUSIONES

El equipo llego a la conclusión, que el cambio de ph si afecta la actividad enzimática por que cuando se le agrego el hcl disminuyeron las reacciones con las muestras, por lo consiguiente, con el peroxido de hidrogeno ya que el hcl desnaturalizo a la catalasa que esta es una proteína. también en el caso del azúcar y la sal no hubo reacción ya que estos son seres no vivos por lo tanto no tiene enzimas. Una reacción para ver la presencia de catalasa en nuestro organismo es Cuando sufrimos una cortada y en ese momento le agregamos agua oxigenada muchas personas solo saben que es para matar a las bacterias, pero no por que hay efervescencia y el motivo es por la presencia de catalasa en nuestros tejidos.

BIBLIOGRAFÍA

http://www.arrakis.es/~rfluengo/enzimas.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Catalasa

http://www.forest.ula.ve/~rubenhg/enzimas/index.html

http://www.uned.es/pea-nutricion-y-dietetica-I/guia/guianutr/enzimas.htm

http://www.lenntech.com/espanol/pH-y-alcalinidad.htm

CUESTIONARIO 1.- ¿Qué es una enzima? Las enzimas son moléculas de proteínas que tienen la capacidad de facilitar y acelerar las reacciones químicas que tienen lugar en los tejidos vivos, disminuyendo el nivel de la "energía de activación" propia de la reacción. Se entiende por "energía de activación" al valor de la energía que es necesario aplicar (en forma de calor, electricidad o radiación) para que dos moléculas determinadas colisionen y se produzca una reacción química entre ellas. Generalmente, las enzimas se nombran añadiendo la terminación "asa" a la raíz del nombre de la sustancia sobre la que actúan. Las enzimas no reaccionan químicamente con las sustancias sobre las que actúan (que se denominan sustrato), ni alteran el equilibrio de la reacción. Solamente aumentan la velocidad con que estas se producen, actuando como catalizadores. La velocidad de las reacciones enzimáticas dependen de la concentración de la enzima, de la concentración del sustrato (hasta un límite) y de la temperatura y el PH del medio. 2.- explica ¿Cómo se sintetiza una enzima dentro de la célula? La sustancia sobre la que actúa el enzima se llama sustrato. El sustrato se une a una región concreta de la enzima, llamada centro activo. El centro activo comprende un sitio de unión formado por los aminoácidos que están en contacto directo con el sustrato y un sitio catalítico, formado por los aminoácidos directamente implicados en el mecanismo de la reacción Una vez formados los productos el enzima puede comenzar un nuevo ciclo de reacción 3.- ¿en que parte de las células analizadas se encuentra esta información? En las ribosomas, la mitocondria, el aparato de golgi, los lisosomas etc. 4.- ¿Qué función tiene las enzimas en el organismo? Acelerar o retardar según sea el caso las reacciones químicas dentro de las células 5.- da 3 ejemplos de las enzimas con sus sustratos Hexoquinosa—glucosa, hidrógeno

quinasa-fosfatos

de

ATP,

catalasa-peróxido

de

6.- explica cual es la función de la catalasa en el organismo La enzima catalasa descompone el peróxido de hidrógeno de nuestro organismo (que es tóxico para nosotros) en agua y oxígeno.

7.- ¿para que se utiliza el agua oxigenada en los botiquines? La existencia de catalasa en los tejidos animales, se aprovecha para utilizar el agua oxigenada como desinfectante cuando se echa sobre una herida. Como muchas de las bacterias patógenas son anaerobias (no pueden vivir con oxígeno), mueren con el desprendimiento de oxígeno que se produce cuando la catalasa de los tejidos actúa sobre el agua oxigenada

8.- esquematiza la reacción ocurrida entre el agua oxigenada y la catalasa, indica los productos 2H2O2 Agua oxigenada Reactivo

2H2O

+

agua

O2 oxigeno

productos

9.- explica el efecto del sustrato sobre una cantidad definida de enzima Las moléculas del sustrato se unen a un sitio particular en la superficie de la enzima, denominada sitio activo, donde tiene lugar la catálisis. La estructura tridimensional de este sitio activo, donde solo puede entrar un determinado sustrato (ni siquiera sus isómeros) es lo que determina la especificidad de las enzimas 10.- ¿Qué es el pH? El pH es un indicador de la acidez de una sustancia. Está determinado por el número de iónes libres de hidrógeno (H+) en una sustancia. El resultado de una medición de pH viene determinado por una consideración entre el número de protones (iones H+) y el número de iones hidroxilo (OH-). Cuando el número de protones iguala al número de iones hidroxilo, el agua es neutra. Tendrá entonces un pH alrededor de 7. El pH del agua puede variar entre 0 y 14. Cuando el ph de una sustancia es mayor de 7, es una sustancia básica. Cuando el pH de una sustancia está por debajo de 7, es una sustancia ácida. Cuanto más se aleje el pH por encima o por debajo de 7, más básica o ácida será la solución. El pH es un factor logarítmico; cuando una solución se vuelve diez veces más ácida, el pH disminuirá en una unidad. Cuando una solución se vuelve cien veces más ácida, el pH disminuirá en dos unidades. El término común para referirse al pH es la alcalinidad. La palabra pH es la abreviatura de "pondus Hydrogenium". Esto significa literalmente el peso del hidrógeno. El pH es un indicador del número de iones de hidrógeno. Tomó forma cuando se descubrió que el agua estaba formada por protones (H+) e iones hidroxilo (OH-). El pH no tiene unidades; se expresa simplemente por un número. Cuando una solución es neutra, el número de protones iguala al número de

iones hidroxilo. Cuando el número de iones hidroxilo es mayor, la solución es básica, Cuando el número de protones es mayor, la solución es ácida.

11.- ¿Cuántas veces es mayor el pH 5 respectos al pH 1? La escala del pH mide cuán ácida o básica es una sustancia. Varía de 0 a 14. Un pH de 7 es neutro. Si el pH es inferior a 7 es ácido y si es superior a 7 es básico. Cada valor entero de pH por debajo de 7 es diez veces más ácido que el valor subsiguiente más alto. Diez Mil veces más ácido el pH 1 que el pH5 12.- ¿Cuál es la reacción de la enzima con respecto al pH? La relación PH - actividad enzimática, constituye un factor de regulación intracelular de la actividad enzimática Las enzimas poseen un PH característico donde su actividad es máxima: por encima o debajo de ese PH la actividad disminuye 13.- ¿Qué produce el incremento del pH al agua oxigenada? Que se cambie su pH 14.-- ¿Qué produce el incremento del pH a la catalasa? Que se modifique su velocidad de reacción y que sea más lenta 15.- en el experimento, ¿Cuál fue la función de colocar azúcar y sal? De testigos, ya que son seres no vivos y por lo tanto no tienen enzimas.