REACCION DE LAS ENZIMAS CATALASA
AVILA, M., M. CRUZ Y J, GARCIA
RESUMEN:
Con los objetivos de demostrar la presencia de la enzima catalasa y la acción que sobre ella tiene factores externos como la acidez, temperatura, de igual manera determinar la velocidad de la reacción de la enzima catalasa. Para ello se utilizo hígado, hojas de planta de casco de buey, en el primer experimento se utilizaron dos muestras enteras, la primero con un pedazo de hígado la segunda muestra con casco de buey .en el 2 experimento la primer primer muestra contenía cuatro pedazos de hígado pequeños, en el tuvo 2 se añadió 4 pedazos de hoja de casco de buey , tanto en el experimento 1, como 2 , se le agrego a cada una de las muestras H2O2 (peróxido de hidrogeno) en el experimento 3, 4, 5,6. Se tomaron tomaron las mismas mismas muestras que en el segundo experimento, experimento, al la primera muestra de hígado, y a la segunda de hoja de casco de buey, se le agrego HCL concentrado en un 10% por 15 minutos, luego se retiro HCL, se le vertió a cada una de las muestras 1| ml de H2O2. En el experimento 4 a cada una de las muestras se le agrego NaOH (hidróxido de sodio) por 15 minutos, luego se retiro el NaOH y se vertió 1ml de H 2O2. En el 5 experimento a la primer muestra se le agrego H 2O, se expuso al calor por 15 minutos, luego se retiro el H 2O y se vertió 1 ml H 2O2, el 6 experimento se le agrego a las muestras H2O2 por 15 minutos, al al frio luego se retiro y se le agrego H 2O2. El resultado de las muestras de hígado los experimentos 1, 2, 4,6 si relacionaron, las hoja de casco de buey reaccionaron en todos los experimentos el tiempo de reacción de los experimentos 4,5, 6, fue instantánea. Se concluye que la presencia de enzima como la catalasa actúa sobre el peróxido de hidrogeno (H 2O2) es toxico para las células descomponiendo el oxígeno (O2) y agua (H2O).
PALABRAS CLAVES: acido clorhídrico, catálisis enzimática, peróxido de
hidrogeno, hígado, hoja de casco de buey, hidróxido de sodio.
INTRODUCCION:
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 tranformarse 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 ( Chance 1955). Durante los procesos biológicos y en el constante intercambio con el medio, se generan especies químicas conocidas como radicales libres, que se caracterizan por presentar un electrón desapareado y por ser muy reactivas. De todos los radicales resultan de gran interés las especies reactivas derivadas del oxígeno (EROS) debido a la estructura birradicálica de esta molécula y al gran número de procesos que las generan y en los que pueden verse involucradas. Las principales EROS son: el anión superóxido (O2), el radical hidroxilo (OH+), el oxígeno singlete y el peróxido de hidrógeno (H2O2). Estas especies radicálicas están implicadas en el daño celular de forma tal que las agresiones oxidantes pueden dirigirse hacia la carcinogénesis, enfermedades inflamatorias, senectud celular y enfermedades neurodegenerativas, entre otros procesos patológicos, en el organismo existe un sistema de protección antioxidante formado por enzimas y compuestos de bajo peso molecular. Una de las enzimas que interviene en la protección y, en consecuencia, en el mantenimiento del balance oxidante/antioxidante es la catalasa (CAT) (García 1993). La catalasa (peróxido de hidrógeno: peróxido de hidrógeno oxidorreductasa, EC 1.11.1.6) es una de las enzimas más abundantes en la naturaleza y se encuentra ampliamente distribuida en el organismo humano, aunque su actividad varía en dependencia del tejido; ésta resulta más elevada en el hígado y los riñones, más baja en el tejido conectivo y los epitelios, y prácticamente nula en el tejido nervioso. A nivel celular se localiza en las mitocondrias y los peroxisomas, excepto en los eritrocitos, donde se encuentra en el citosol ( Gulati 1992). Los objetivos fueron demostrar la presencia de la enzima catalasa y la acción que sobre ella tiene factores externos como la acidez, temperatura, de igual manera determinar la velocidad de la reacción de la enzima catalasa.
METODOLOGIA: EXPERIMENTO 1
Se tomaron dos tubos de ensayo y a uno de ellos se le agregaba una muestra de hígado y al otro una muestra de hoja de casco de buey y a cada uno se le agregaba 1 ml de H 2O2 para poder observar e identificar si había efervescencia o espuma que indicara la presencia de la enzima catalasa. EXPERIMENTO 2
Se tomaron dos tubos de ensayo y a uno de ellos se le agregaban varias partículas de hígado y al otro tubo se le agregaban también varias partículas de hojas de casco de buey y a ambas muestras se le agregaba H 2O2 (agua oxigenada) para observar la presencia de la enzima catalasa. EXPERIMENTO 3
Se tomaron dos tubos de ensayo y a uno de ellos se le agregaban varias partículas de El hígado y al otro tubo de ensayo se le agregaban varias partículas de hoja de casco de buey y a cada uno de ellos se le agregaba 1 ml de HCL (acido clorhídrico) y se esperaba por 15 minutos y después de esto se le retiraba el reactivo HCL y se le adicionaba 1 ml de H 2O2 y se observaba si reaccionaba y en cuanto tiempo. EXPERIMENTO 4
Se tomaron dos tubos de ensayo y a uno de ellos se le agregaban varias partículas de el hígado y al otro tubo de ensayo se le agregaban varias partículas de hoja de casco de buey y a cada una de las muestras se le agregaba 1ml del reactivo NAOH (hidróxido de sodio), se esperaba por 15 minutos y después de esto se retiro el NAOH y se le adiciono 1 ml H 2O2 para observar el tiempo de reacción. EXPERIMENTO 5
Se tomaron dos tubos de ensayo y a uno de ellos se le agregaban varias partículas de el hígado y al otro tubo de ensayo se le agregaban varias partículas de hoja de casco de buey y a cada una de las muestras se le agregaba H 2O y se colocaba al calor por 15 minutos luego se retiraba el tubo de ensayo del calor y se le sacaba el H2O y se le adiciono 1 ml de H 2O2 para observar el tiempo que se tardaba en reaccionar.
EXPERIMENTO 6
Se tomaron dos tubos de ensayo y a uno de ellos se le agregaban varias partículas de el hígado y al otro tubo de ensayo se le agregaban varias partículas de hoja de casco de buey y a cada una de las muestras se le adicionaba H 2O y se colocaba a enfriar por 15 minutos luego se retiraba el tubo de ensayo del frio y se le retiraba el H20 y se le adiciono 1 ml de H 2O2 para observar el tiempo en que tardaba en reaccionar.
RESULTADOS: EXPERIMENTO 1
Al agregarle a estas muestras H2O2 observamos que en la muestra de hígado si hay presencia de la enzima catalasa por lo que dio espuma y en la muestra de hoja de casco de buey también se vio la presencia de actividad de la enzima catalasa (Tabla. 1).
EXPERIMENTO 2
Al agregarle a estas muestras H2O2 observamos que en la muestra de hígado las pequeñas partículas dieron espuma por lo tanto si había presencia de enzima catalasa y en la hoja de casco de buey en las pequeñas partículas se vio la presencia de la enzima catalasa (Tabla. 1). EXPERIMENTO 3
Obtuvimos de cada muestra con el reactivo HCL el hígado no reacciono y con la hoja de casco de buey si observamos un poquito de espuma (Tabla. 1) y esta muestra reacciono instantáneamente pero la reacción solo duro 5 segundos (Tabla. 2). EXPERIMENTO 4
Obtuvimos de cada muestra con el reactivo NAOH el hígado si reacciono en un tiempo de 1 segundo y la muestra de hoja de casco de buey reacciono en 1 segundo (Tabla. 1), (Tabla. 2).
EXPERIMENTO 5
En la muestra de hígado al calentar y adicionarle H 2O2 obtuvimos como resultado que si reacciono en un tiempo de 1 segundo y con la hoja de casco de buey si reacciono en un tiempo de 1 segundo (Tabla 1) , (Tabla 2). EXPERIMENTO 6
En la muestra del hígado al colocar en agua fría y adicionarle H 2O2 obtuvimos que como resultado que si reacciono en un tiempo de 1 segundo y con la hoja de casco de buey si reacciono en un tiempo de 1 segundo (Tabla 1) , (Tabla 2). Tabla.1.resultados de los experimentos en cuanto a la presencia de enzima catalasa. N°DE EXPERIMENTOS 1 2 3 4 5
6
PROCEDIMIENTO Y REACTIVOS UTILIZADOS H2O2 H2O2 HCL 10% por 15 minutos, luego se retiro y se le agrego HCL NaOH por 15 minutos, luego se retiro y se le agrego 1 ml H2O2 H2O mas calor por 15 minutos luego se retiro y se agrego 1ml de H2O2 H2o mas H2O fría, por 15 minutos luego se retiro y se agrego 1ml de H2O2
RESULTADOS CON HIGADO
RESULTADOS CON HOJA
SI HAY REACCION SI HAY REACCION NO HAY REACCION
SI HAY REACCION SI HAY REACCION SI HAY REACCION
SI HAY REACCION
SI HAY REACCION
SI HAY REACCION
SI HAY REACCION
SI HAY REACCION
SI HAY REACCION
Tabla.2. tiempo de reacción de las muestras de hígado y hojas de casco de buey TIEMPO DE REACION CON EL HIGADO
TIEMPO DE REACION CON LA HOJA DE CASCO DE BUEY
3
no reacciono
Reacción instantánea, pero solo duro 5 segundos.
4
reacciono en 1 segundo
Reacción instantánea
5
Reacciono en 1 segundo
Reacciono en 1 segundo
6
Reacciono en 1 segundo
Reacciono en 1 segundo
N° DE EXPERIMENTOS
DISCUSION:
Las enzimas son moléculas de naturaleza proteica que catalizan reacciones químicas, siempre que sea termodinámicamente posible (si bien pueden hacer que el proceso sea más termodinámicamente favorable). En estas reacciones, las enzimas actúan sobre unas moléculas denominadas sustratos, las cuales se convierten en moléculas diferentes denominadas productos. Casi todos los procesos en las células necesitan enzimas para que ocurran a unas tasas significativas. A las reacciones mediadas por enzimas se las denomina reacciones enzimáticas. Como todos los catalizadores, las enzimas funcionan disminuyendo la energía de activación de una reacción, de forma que se acelera sustancialmente la tasa de reacción. Las enzimas no alteran el balance energético de las reacciones en que intervienen, ni modifican, por lo tanto, el equilibrio de la reacción, pero consiguen acelerar el proceso incluso millones de veces. Una reacción que se produce bajo el control de una enzima, o de un catalizador en general, alcanza el equilibrio mucho más deprisa que la correspondiente reacción no catalizada. Al igual que ocurre con otros catalizadores, las enzimas no son consumidas por las reacciones que catalizan, ni alteran su equilibrio químico. Sin embargo, las enzimas difieren de otros catalizadores por ser más específicas. Las enzimas catalizan alrededor de 4.000 reacciones bioquímicas distintas. La actividad de las enzimas puede ser afectada por otras moléculas. Los inhibidores enzimáticos son moléculas que disminuyen o impiden la actividad de las enzimas, mientras que los activadores son moléculas que incrementan dicha actividad. Asimismo, gran cantidad de enzimas requieren de cofactores para su actividad. Muchas drogas o fármacos son moléculas inhibidoras. Igualmente, la actividad es afectada por la temperatura, el pH, la concentración de la propia enzima y del sustrato, y otros factores físico-químicos. El (H 2O2). El (H2O2) es una fuente importantes sustancias que atacan las moléculas de la célula, la actividad catalasa controla la producción de radicales hidroxilo, ya que degrada el compuesto a partir del cual se genera. El uso de ácidos (HCl) y bases (NaOH) empleados en la práctica de laboratorio se consideran inhibidores de la enzima catalasa debido al efecto retrasado de reacción que observamos en los resultados, indicando que la acción de ácidos sobre la enzimas actúa con mayor incidencia de inhibición en la reacción de la enzima.
Durante estudios realizados sobre el efecto del pH en la actividad de esta enzima se presenta una actividad mayor de la enzima catalasa en pH 6.8 a 7.5 y se dice que son valores neutros encontrados en el pH óptimo para la actividad de la enzima. En estudios realizados referentes a la temperatura, la actividad catalasa es la que resulta con valores superiores de actividad. La actividad inicial reacciona más rápido a temperaturas más altas, y la capacidad total es mayor a en temperaturas más bajas Según actividades realizadas sobre la catalasa a temperatura ambiente, registraron que su actividad fue máxima justo en el pico climatérico. Es de vital importancia el balance entre el alto metabolismo exudativo y el control de especies reactivas de o 2, entre las que se encuentra el H2O2 (Wayne 2007). Estamos de acuerdo con lo citado, ya que con relación a los resultados obtenidos en la práctica se pudo observar que la actividad de la catalasa al elevarse la temperatura, fue nula mientras que al bajarla fue de inmediato, esto químicamente es debido a que la catalasa, es una proteína enzimática y por lo tanto como tal posee una propiedad fundamental de estas, la desnaturalización de la actividad enzimática se debe a factores como el cambio de temperatura, ph . Esto ocurre al someter la enzima a altas temperaturas perdiendo la función catalítica de cuando se realizo con muestras de tejidos hervidos. Al aplicar peróxido de hidrógeno (H2O2) en tejido animal (Hígado) y vegetales se presentan reacciones inmediatas de estas enzimas, ya que estas moléculas se descomponen en agua y oxigeno para solucionar el problema generado por la presencia de moléculas tóxicas de peróxido de hidrógeno ( kleinsmith 2007), estamos de acuerdo con lo citado ya que al adicionarle peróxido de hidrogeno reacciona instantáneamente obteniendo espuma indicando que si hay presencia de enzimas catalasa.
CONCLUSIONES:
Se demostró como las enzimas varían su nivel de reacción de acuerdo a factores como el PH, la temperatura, el tiempo y la cantidad de sustrato. Por tal razón algunas muestras no reaccionaron.
Las enzimas son catalizadores biológicos muy específicos que actúan para un sustrato determinado dependiendo del tipo de enzima.
Se determina que hay mayor presencia de enzimas en unos órganos que en otros, tal es el caso de la catalasa que se encuentra en mayor proporción en el hígado.
Se comprobó que las enzimas se encuentran presentes en los organismos vivos y ayudan a aumentar la velocidad de las reacciones fisiológicas.
Como todos los catalizadores, las enzimas funcionan disminuyendo la energía de activación de una reacción.
LITERATURA CITADA:
O, Consepcion y T, Ubach.1991.Consultor didáctico Áreas biología (enzimas). Editorial. Nauta, S.A.Página. 95
Gutiérrez, J. 1991. Consultor didáctico Áreas física y química. Catálisis enzimática. Editorial.Nauta, S.A.Página. 333
R, Delgado. El dominio de la catálisis de los procesos biológicos: Las enzimas. Consultado septiembre 20, 2010. En:http://www.galeon.com/histoquim/HQSXX10_MONO.htm
M, Wayne, L, kleinsmith, y J, Hardin.2007. El mundo de la célula.Editorial.Pearson Educación, S.A.Madrid 2007.Paginas. 142-144 y 388-391.
W,Kühne.1878.wikipedia.enzima.Consultado. http://es.wikipedia.org/wiki/Enzima
octubre
23,
2010.En:
