Download Enzima en las celulas

Alianza para el Aprendizaje de Ciencias y Matemáticas (AlACiMa)
Junio 4, 2007
Actividad de Química:
Enzimas en la células
Dr. Noel Motta y Dra. Rosa V. Flores, UPR-Río Piedras
Enzimas en las células
Objetivos
 Reconocer que una ecuación química representa el
resultado neto de una secuencia de pasos que
convierte unos reactivos a productos.
 Describir el papel que juega una enzima como
agente catalítico.
 Medir una propiedad (altura o volumen de una
columna de espuma) como función de tiempo y
como función de temperatura.
Enzimas en las células
Objetivos
 Organizar datos de altura o volumen de una
columna de espuma como función de tiempo y como
función de temperatura.
 Relacionar la medida de altura o volumen de una
columna de espuma como función de tiempo a la
rapidez de producción de oxígeno por la
descomposición de peróxido de hidrógeno.
 Definir
operacionalmente lo que es actividad
enzimática.
 Describir y explicar el origen del efecto de la
temperatura en la actividad enzimática.
Enzimas en las células
Estándares Atendidos
 La naturaleza de la ciencia
Las explicaciones científicas deben cumplir con los
siguientes criterios: ser consistentes con la prueba
experimental y tener una estructura lógica.
La experimentación
limitaciones.
científica
está
sujeta
a
Las matemáticas proveen un lenguaje para la
ciencia y la tecnología, el cual permite caracterizar
relaciones y comunicar ideas efectivamente.
Enzimas en las células
Estándares Atendidos
 Los sistemas y los modelos
Las reacciones químicas se pueden representar por
medio de ecuaciones.
 La estructura y los niveles de organización de la
materia
Las propiedades características de las sustancias
pueden ser utilizadas para separarlas e
identificarlas cuando están presentes en una
mezcla.
Enzimas en las células
Estándares Atendidos
 La energía
Las reacciones químicas requieren energía de
activación.
La energía cinética es energía de movimiento.
 Las interacciones
Las sustancias, al juntarse, pueden formar mezclas
o reaccionar químicamente.
Enzimas en las células
Estándares Atendidos
 La conservación y el cambio
En una reacción química, el tipo y la cantidad de
átomos se conservan, pero la forma como están
combinados entre sí cambia.
Cuando se perturba un sistema, algunas
propiedades cambian y otras se conservan.
Enzimas en las células
Las Enzimas son agentes catalíticos biológicos.
Aceleran las reacciones químicas de tal manera
que, aunque toman parte del proceso, al final
del mismo se regeneran; no se consumen.
Sustrato
Enzima
Productos de la Reacción
El Sustrato es la molécula con la cual una
enzima reacciona para formar productos.
Enzimas en las células
Las mayoría
de las Enzimas
son proteínas
que están
constituídas
por cientos de
aminoácidos.
Existe un
lugar llamado
sitio activo,
que enlaza al
Sustrato.
Las Enzimas
son enormes
comparado
con el
tamaño del
Sustrato.
La estructura
tridimensional o
conformación
de la Enzima
afecta el sitio
activo.
Enzimas en las células
Algunas enzimas pueden reaccionar con más de
un Sustrato en el sitio activo.
La conformación de la Enzima determina la
disponibilidad y la integridad (forma) del sitio
activo, que a su vez determina el que la
Enzima funcione eficientemente.
Temperatura y
Actividad Enzimática
El calor puede cambiar la conformación de la
Enzima y alterar el sitio activo, afectando la
actividad enzimática negativamente.
Muchas Enzimas exhiben una temperatura
óptima en donde su actividad es máxima.
La Enzima Catalasa
Se encuentra en las células y en la sangre.
Su sustrato es el peróxido de hidrógeno
(H2O2), mejor conocido como agua oxigenada.
Descompone a H2O2 produciendo agua (H2O)
líquida y oxígeno (O2) gaseoso.
2 H2O2 (ac)
→
2 H2O (ℓ) + O2 (g)
Las burbujas (O2 gaseoso) son una señal de
que está ocurriendo una reacción.
Catalasa Presente en la Papa
Estudiaremos la Catalasa presente en la papa.
2 H2O2 (ac)
→
2 H2O (ℓ) + O2 (g)
Columna
de Espuma
Burbuja de
Oxígeno
Determinaremos la actividad de Catalasa
midiendo la altura de la columna de burbujas
producidas luego de ocurrir la reacción.
Determinaremos si la temperatura afecta la
actividad enzimática de la Catalasa.
Agua Oxigenada
(fuente de
Peróxido) hasta
marca de 5.5 cm
Pulpa
de Papa
5.5 cm
2.5 cm
Tubo de
Ensayo
13 x 100 mm
5.5
cm
2.5 cm
Pulpa
Tubo de Ensayo con
Pulpa de Papa
(fuente de Catalasa)
Agitar
r
Columna
de Espuma
Burbuja de
Oxígeno
Agua
Oxi genada
hasta marca
de 2 cm
Columna
de Espuma
2 cm
1 cm
Burbuja de
Oxíg eno
Pulpa de
Papas
Tabla 1: Altura de la Espuma como Función de Tiempo
Tiempo (seg)
10
20
30
40
50
Medir la Altura
de la Espuma
con una Regla
a Tiempos
10, 20…90
segundos.
Altura (cm)
Gráfica 1: Altura como Función de Tiempo
1
1
2
2
1cm
Con
Pulpa
Con
H2O2
Dejar a 0ºC
por 5 minutos.
3
3
1cm
Con
Pulpa
Con
H2O2
Dejar a 25ºC
por 5 minutos.
4
4
1cm
Con
Pulpa
Con
H2O2
Dejar a 37ºC
por 5 minutos.
1cm
Con
Pulpa
Con
H2O2
Dejar a 80ºC
por 5 minutos.
Dejar a 0ºC por
5 minutos.
Dejar a 25ºC por
5 minutos.
Dejar a 37ºC por
5 minutos.
Dejar a 80ºC por
5 minutos.
Agua
Oxigenada
(fuente de
H2O2)
Volver al Agua
por 90 segundos.
1 cm
Pulpa
Medir la Altura de la
Espuma con una Regla
luego de sacar del
Agua de cada
temperatura.
Cierre de la Actividad
¿Qué es actividad enzimática?
Es el consumo o producción de alguna sustancia
por unidad de tiempo mediado por una enzima.
¿Qué efecto tiene la temperatura
en la actividad enzimática?
Tiene varios efectos que compiten entre sí.
Puede aumentar la fracción de moléculas con
energía suficiente para reaccionar, pero
también puede desnaturalizar la enzima.
Mecanismo que se ha sugerido para la
catalasa
El grupo “HEME”: componente importante del
sitio activo en la catalasa
Efecto de temperatura en la catalasa: un
resultado típico.