Descomposicion de Urea #7

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN IZCALLI CAMPO 1 REPORTE DE LA L A PRACTICA PRACTICA 7: “DESCOMPOSICIÓN DE UREA POR UREASA ” PROFESOR:  JUAN JOSÉ MENDOZA FLORES FLORES MARIA ALEJANDRA RODRIGUEZ POZOS

EQUIPO No. 1 INTEGRANTES: Romero Nieto Rub! R"m#re$ %"rrer" Ri&"r'o G"(i&i" Ar&o) Ro'ri*o E!ri+ue M"rt#!e$ G"r&#" No Me!'o$" ,er!-!'e$ e/i! S"(/"'or GRUPO: 2251 CARRERA: QUÍMICA INDUSTRIAL FECA DE ENTREGA: !5"A#RIL"2!17

O#$ETIVO% Conocer mediante la experimentación la cinética de descomposición de urea por  ureasa, utilizando a la enzima ureasa extraída de soya experimentalmente. Observar el efecto de la temperatura sobre la rapidez de reacción en la catálisis enzimática, obteniendo de esta forma la temperatura de máxima actividad de un biocatalizador siendo el caso de la ureasa, logrando determinar la energía de activación de esta reacción. OB!"#$O% &C&'!(#CO%) *#nvestigar la cinética de descomposición de urea por uresa *+tilizar a la enzima ureasa extraída de soya *!studiar el mecanismo de reacción para reacciones biocataliticas *Obtener los parámetros cinéticos) constante de (icaelis - m/ y rápidez máxima -r máx/ mediante la ecuación de 0ine1eaver*Bur2 *%eguir el avance de reacción por medidas de conductividad *#nvestigar el efecto de la temperatura sobre la rapidez de reacción en la catálisis enzimática *Obtener la temperatura de máxima actividad de un biocatalizador -ureasa/ *'eterminar la energía de activación de una reacción *Calcular energía interna, entalpia, entropía y energía de 3ibbs de activación de la idrolisis biocatalitica de la urea

INTRODUCCIÓN% 0a observación de la descomposición enzimática de la urea mediante ureasas es muy interesante pues permite tener varios puntos de vista. !n primer lugar, esta reacción puede servir como e4emplo para una reacción de orden cero. !ste orden de reacción es mostrado en el aumento lineal de la concentración del producto. !n ella se puede observar la cinética de la catálisis) en primer lugar el sustrato y la enzima se encuentran en e5uilibrio con un comple4o de enzima*sustrato. !ste e5uilibrio ya puede ser comparado con la acumulación de un sustrato, determinado por la difusión, en una superficie catalíticamente activa. !n un segundo paso, el comple4o enzima*substrato es transformado rápidamente en los productos.  &demás, la reacción puede ser utilizada como introducción a la cinética de enzimas) a partir de varias mediciones se puede determinar la velocidad máxima de reacción, la constante de (icaelis y la concentración de enzimas. Como en el curso de la idrólisis de la urea

se produce carbonato de amonio disociado en varios iones, la reacción puede ser  seguida mediante mediciones de conductividad. 0a concentración de los productos y la velocidad de la reacción se calcula a partir de los datos obtenidos.

D&'())*++* E,-&)./&0(+%

D.()(/( 3& F+4*%

Fin

R&'4+(3*'% 6esultados de conductividad en función del tiempo. "emperatura -C/ "iempo -s/ =;

ambiente 78 9C

:;9c

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?A.A

"mbie!te 0 23 12 10 8

&o!'u&ti/i'"'

ambiente 25 °C

6

Linear (ambiente 25 °C )

4 2 0 0

f(x) 50 = 100 150 R² = 0

Tiem4o

B;.;>@A

562& 70 60

f(x) = 0.1x + 52.12 R² = 1

50

30° Linear (30°)

40

Linear (30°)

30 20 10 0 0

20

40

60

80

100 120 140

b;.;A?

76 23 64 f(x) = 0.0!x + 53.02 R² = 0.!8

62 60

40 °C

58

Linear (40 °C)

56

Linear (40 °C)

54 52 50 48 0

b;.;A;@

20

40

60

80

100

120

140

6 23 12 10 8

&o!'u&ti/i'"'

50 °C

6

Linear (50 °C)

4 2 0

f(x) 50 = R² = 0

0

100

150

T#em4o

b;.===

"iempo ;.;;<( =; A?.8 7; =;;.7 :; =;=.> <; =;:.8 8; =;8.> ?; =;?.@ @; =;>.= >; =;A.< A; ==;.: =;; ===.? ==; ===.> =7; ==:.? "abla 7.* conductividadf-t/

;.;;>( =;8.7 =;8.? =;@.= =;A.7 ==;.< ==7.8 ==:.@ ==8.? ==@.= ==>.7 =7; =7=.8

;.;=7( A:.<

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==<.> ==?.@ ==A.7 =7;.= =7:.7 =78.= =7@ =7>.: =:;.? =:7.8

#ra$% 5& Ra'ie e ata*ii enimatia en f,ni%n e *a tem'erat,ra 1.2 1 0.8

/e*%ia niia* (r) 0.6 0.4

f(x) = " 0.01x + 0.82 R² = 0.13

0.2 0 20

25

30

35

40

 -em'erat,ra C

45

50

55

Con base en el grafico 8 al graficar ro vs temperatura pudimos determinar la velocidad máxima de la reacción, obteniendo un valor de ;.;A?.

3ráficos de variación de la conductividad $s tiempo, a diferentes concentraciones.

#ra$% 6& /ariai%n e *a %n,tiia . tiem'% 0.004 120 115 f(x) = 0.15x + !7.25 R² = 0.!7

110 105

C%n,tiia

100 !5 !0 85

0

20

40

60

80

 - ()

100

120

140

#ra$% 7& /ariai%n e *a %n,tiia . -iem'% 0.0083 125 120

f(x) = 0.15x + 102.!4 R² = 1

115 C%n,tiia

110 105 100 !5

0

20

40

60

80

100

120

140

 -iem'% ()

#ra$% 8& /ariai%n e *a %n,tiia . tiem'% 0.012 12 10 8

C%n,tiia

6 4 2 0

0

20= f(x) R² = 0

40

60

80

100

120

140

 -iem'% ()

#ra$% !& /ariai%n e *a %n,tiia . tiem'% 0.016 200 180 160

f(x) = 0.48x + 124.31 R² = 1

140 120

C%n,tiia

100 80 60 40 20 0 0

20

40

60

80

 -iem'% ()

100

120

140

Con los datos de conductividad a diferentes concentraciones obtenidos experimentalmente se realizaron los gráficos anteriormente presentados -?*A/, con los cuales se pudo obtener la velocidad inicial -r / a cada concentración. Con lo cual se pudo observar en la siguiente tabla -tabla 7/ 5ue la velocidad inicial -r/ de la reacción aumenta conforme más concentrada esta la solución. "abla 7) Concentración de +rea y velocidad inicial -r /. Concentración de +rea -(/ 6apidez #nicial -r  / ;.;;< ;.=<8< ;.;;> ;.=87? ;.;=? ;.<@?: !nergía de activación de la reacción) 2

( )

 Ea = R T  ln  K  / dt  303.15  K  ¿ ¿ cal  Ea=1.987 ¿ k mol

A06+.'.' 3& )&'4+(3*'% !n el gráfico de ro vs. "emperatura se a graficado la conductividad en función del tiempo. Claramente se puede apreciar un aumento casi lineal antes de aadirse el sulfato de cobre y una sección casi orizontal después de la disolución completa del mismo. !sto muestra la acción de un metal pesado como DvenenoE enzimático. 0a reacción se lleva a cabo ba4o catálisis de la enzima ureasas. !l mecanismo puede ser descrito de la siguiente manera -!) !nzima ureasas, %) %ustrato urea, !%) Comple4o enzima*sustrato, F) Froductos/)

0a velocidad de reacción de la descomposición de la urea se rige de acuerdo a la ley de velocidad)

0a reacción es pues de primer orden respecto a G!%H. Como la enzima ! actIa como catalizador, su concentración total permanece igual en el curso de la reacción. Cuando la concentración del sustrato es suficiente se establece un estado estacionario, en el cual la velocidad de formación y la velocidad de descomposición del comple4o enzima*sustrato tienen el mismo valor)

For esta razón la concentración G!%H es constante durante la reacción, en donde su valor absoluto se orienta segIn cuan grandes sean las constantes de velocidad. "al caso es denominado e5uilibrio dinámico. !n la formación de los productos de la reacción F esto se traduce en la constancia de la velocidad de reacción y por ello, la curva de la concentración de urea tiene un curso lineal. 'e esta manera, la

descomposición de la urea mediante ureasas sigue la ley de velocidad de orden cero)

'ebido a 5ue la velocidad de la reacción depende realmente de G!%H y esta dependencia no sale a la luz por la constancia de G!%H, se abla de una reacción de seudo*orden cero. Fara determinar la constante de velocidad de tal reacción se debe determinar la pendiente de la recta en el diagrama de concentración de la urea en función del tiempo. Jue las ureasas se descomponen a temperatura ambiente se muestra en la reducción de la velocidad de la reacción cuanto mayor es el tiempo 5ue dura el ensayo. 0a linealidad de la curva para la concentración de la urea sólo se da al inicio de la reacción.

A.8.3(3&' */-+&/&0().('% 1% I08&'.( +( 3.9&)&0.( &0)& *034.8.3(3 &4.8(+&0& ; *034.8.3(3 /*+()  60a conductividad e5uivalente de una solución es la conductancia específica de un e5uivalente de soluto. 0a conductividad e5uivalente varía con la concentración, siendo mayor en soluciones más diluidas, por5ue en las soluciones concentradas, las interacciones ion*ion y ion*solvente reducen la movilidad de los iones 5ue transportan la corriente. !n una disolución iónica la conductividad específica l medida, depende de la concentración -nK de iones presentes/ y es en definitiva, la conductancia de =cm : de disolución y por tanto dependerá del nK de iones -cationes y aniones/, es decir, de la concentración. 7. I08&'.( -*) 4< '& 4.+.=( *)).&0& (+&)0( &0 +(' /&3..*0&' 3&

*034.8.3(3 3& .*0&' &0 '*+4.>0 6!# paso de la corriente a través de la solución se efectIa, como ya vimos, por el movimiento de los iones. 0a capacidad de los iones para moverse en la disolución y la propiedad 5ue tiene una solución de conducir la corriente, debido a la carga asociada a los iones, este desplazamiento constituye una corriente eléctrica -movimiento de carga/, ya 5ue finalmente se traducirá, en el circuito externo, en una intensidad i de corriente, lo cual es evidencia de la propiedad conductora del electrolito. :. R&(+.=( 40( )&8.'.>0 ?&/&)*)69.( 3& +(' &0=./(' /6' 4.+.=(3(' &0 +(

.034').( 4@/.(% R =. 0& &(#0&%& '! LOM3O% N F0&M"&% cataliza la degradación del almidón en azIcares sencillos. 7. F6O"!&%&%) 0os fabricantes de galletas las utilizan para reducir la cantidad de proteínas en la arina :. "6#F%#M&) Fara pre*digerir el alimento digerido a bebés <. C!0+0&%&%, F!C"#M&%&%) &clarador de zumos de frutos 8. 6!M#M&, derivado del estomago de animales rumiantes 4óvenes-terneros y ove4as/) Froducción de 5ueso, usada para idrolizar proteínas. ?. !M#(&% F6O'+C#'&% FO6 B&C"!6#&%)&ctualmente, cada vez más usadas en la industria láctea. @. 0#F&%&%) %e introduce durante el proceso de producción del 5ueso ro5uefort para favorecer la maduración

>. 0&C"&%&%) 6otura de la lactosa en glucosa y galactosa A. F&F&#M&) &blandamiento de la carne utilizada para cocinar =;.&(#0&%&%, &(#0O30+CO%#'&%&% N 30+CO&(#0&%&%) Conversión del almidón en glucosa y diversos azIcares invertidos ==. 30+CO%&% #%O(!6&%&)Conversión de glucosa en fructosa durante la producción de 4arabe de maíz partiendo de sustancias ricas en almidón. !stos 4arabes potencian las propiedades edulcorantes y reducen las calorías me4or 5ue la sacarosa y manteniendo el mismo nivel de dulzor. =7.C!0+0&%&%) +tilizadas para degradar la celulosas en azIcares 5ue pueden ser  fermentados =:.0#3M#M&%&%) +tilizada para eliminar residuos de lignina <. I08&'.( BQ4< ()(&)@'.(' -)&'&0(0 +(' &0=./(' &)/>9.+(' R0as bacterias termófilas son a5uellas 5ue se desarrollan a temperaturas superiores a <8KC, pudiendo superar incluso los =;;KC -ipertermófilos/ siempre 5ue exista agua en estado lí5uido, lo 5ue se consigue si la presión es elevada como ocurre en las profundidades oceánicas 8. I08&'.( +*' 3.8&)'*' /&(0.'/*' 3& .0?...>0 &0=./6.(

RI0?...>0 */-&..8(:

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?. I08&'.( &0 4< *0'.'& +( .0<.( 3& )&+((.>0 ; '4 (-+.(.>0 &0 &0=./(' RCinéticas de rela4ación %ea la reacción elemental & B , en e5uilibrio. #ntroducimos una perturbación 5ue cambia la constante de e5uilibrio, el sistema se rela4a y alcanza una nueva posición de e5uilibrio. 'ica perturbación puede consistir en un cambio brusco de presión o temperatura.

@. E,-+.( +( 4.+.3(3 3& +( &4(.>0 E(3.&*9'&& -()( +( .0<.( &0=./6.( R!l diagrama de !adie*Lofstee, también llamado de Poolf*!adie*&ugustinsson* Lofstee o de !adie*&ugustinsson, es una representación gráfica de la función matemática utilizada en bio5uímica en el estudio de la cinética de las reacciones enzimáticas, por la 5ue se relaciona la velocidad de una reacción con la concentración del sustrato)

donde QvQ representa la velocidad de la reacción, Q mQ es la constante de (icaelis* (enten, [ % ]  es la concentración del sustrato y Qv maxQ es el máximo de la velocidad de la reacción. >. I08&'.( &+ *0&-* 3& 0/&)* 3& )&(/.* 3& 40( &0=./( 6!n enzimología, el término nImero de recambio -también conocido como 2 cat  o k 7/ se define como el máximo nImero de moléculas de un sustrato 5ue una molécula deenzima puede convertir en producto por unidad de tiempo. %e calcula del siguiente modo)

For e4emplo, la anidrasa carbónica posee un nImero de recambio de entre <;; ;;; y ?;; ;;; moléculas de producto -iones bicarbonato/ por molécula de enzima por  segundo.

A. C46+&' '*0 +(' &0=./(' (+*'<).(' 60as enzimas alostéricas son enzimas 5ue cambian su conformación al unirse un efector , lo 5ue conduce a un cambio aparente en la afinidad de unión de otro ligando

en un sitio distinto de la molécula. !sta Racción a distanciaR de la unión de un ligando 5ue afecta a la unión de otro en un sitio claramente diferente es la esencia del concepto de alostería o alosterismo.

=;. I08&'.4& &+ -)*&'* 3& ?.3)>+.'.' 3& 4)&( -()( -)*34.>0 3& (/*0@(* (

0.8&+ .034').(+ 6Lay mucos tipos de bacterias. &lgunas son dainas, algunas son beneficiosas y otras no son ni lo uno ni lo otro. 0a capacidad de distinguir entre estas bacterias es crucial para la prevención y el tratamiento de enfermedades. & menudo, las bacterias pueden ser identificadas por su capacidad para reaccionar con compuestos 5uímicos. 0a urea es uno de tales compuestos y la prueba de idrólisis de la urea se utiliza para distinguir unos grupos de bacterias de los otros. (ucas de las bacterias 5ue se encuentran en el intestino contiene ureasa. %in embargo, pocas pueden descomponer la urea rápidamente. For tanto, es posible reducir la identidad de una bacteria basada en idrólisis de la urea. 0os grupos más comInmente analizados 5ue son positivos son) Froteus, (organella y Frovidencia. (ientras 5ue la prueba de idrólisis de la urea proporciona información valiosa, no es definitiva. Lay varias bacterias 5ue pueden descomponer la urea y se necesitan pruebas adicionales para distinguirlas. !stas pruebas proporcionan información sobre la morfología y la estructura de los organismos, los re5uerimientos de oxígeno y su capacidad para reaccionar con peróxido de idrógeno, sacarosa y citrato. "oda esta información tomada en su con4unto suele ser suficiente para clasificar y nombrar  a una bacteria desconocida.

C*0+4'.*0&'% (ediante la experimentación cinética logramos observar la descomposición de urea por ureasa, donde utilizamos a la enzima ureasa 5ue extra4imos de soya experimentalmente. Sue posible observar el efecto de la temperatura sobre la rapidez de reacción en la catálisis enzimática, obteniendo de esta forma la temperatura de máxima actividad sobre un biocatalizador siendo el caso de la ureasa, logrando determinar de esta manera la energía de activación de esta reacción.