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Acción de enzima:
Probando Actividad de Catalizador
Muchos organismos pueden descomponer agua oxigenada (H2O2) enzimáticamente. Las
enzimas son proteínas globulares, responsables de la mayor parte de las actividades
químicas de organismos vivos. Ellos actúan como catalizadores, como sustancias que
aceleran reacciones químicas sin ser destruido o cambiado durante el proceso. Las
enzimas son sumamente eficaces y pueden ser utilizados una y otra vez. Una enzima
puede catalizar miles de reacciones cada segundo. Tanto la temperatura como el pH a las
que las enzimas funcionan son sumamente importantes. La mayoría de los organismos
tienen un rango de temperatura preferida en la que ellos sobreviven y sus enzimas
funcionan más probablemente mejor en ese rango de temperatura. Si el entorno de la
enzima es demasiado ácido o básico, la enzima puede de modo irreversible
desnaturalizarse o desenredarse hasta que ya no tenga la forma necesaria para su
correcto funcionamiento.
H2O2 es tóxico para los organismos vivos. Muchos organismos son capaces de destruir
enzimáticamente el H2O2 antes de que esto pueda hacer daño. Pueden convertir H2O2 a
oxígeno y agua, del siguiente modo:
2 H2O2 → 2 H2O + O2
Aunque esta reacción ocurre espontáneamente, las enzimas incrementan su velocidad
considerablemente. Al menos dos enzimas diferentes son capaces de catalizar esta
reacción: Catalasa, encontrado en animales y protistas. Peroxidasa, encontrado en
plantas. Muchos pueden ser eruditos sobre enzimas por estudiar la velocidad de
reacciones enzima-catalizador. La velocidad de una reacción química puede ser estudiada
en un cierto número de formas incluyendo:
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

Midiendo la presión de aparición del producto (en este caso O2 )
Midiendo la velocidad de desaparición de sustrato (en este caso H2O2 )
Midiendo la velocidad de aparición de un producto (en este caso O2 que se
produce como un gas )
En este experimento, usted medirá la velocidad de la actividad de enzima bajo
condiciones diferentes, tal como las diferentes concentraciones de enzima, valores y
temperaturas de pH. Es posible medir la presión de gas de oxígeno formado como H 2O2
destruido. Si se traza un grafico, puede ser parecido al siguiente grafico:
Al principio de la reacción, no hay ningún producto y la presión es lo mismo que la presión
atmosférica. Después de un corto tiempo, el oxígeno llega a tener una velocidad casi
constante. La inclinación de la curva en un tiempo inicial es constante y es llamado
velocidad inicial. Como el peróxido es destruido, menos de esto estará disponible para
reaccionar y producirá O2 a velocidades más bajas. Cuándo ya no hay nada de peróxido a
la izquierda es O2 ya no es producido.
OBJETIVOS
En este experimento, usted podrá:
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
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Utilice un ordenador y un Sensor de Presión de Gas para medir la producción de
gas oxígeno, como el peróxido de hidrogeno es destruido por la enzima
catalizadora peroxidasa a diferentes concentraciones de enzima.
Mida y compare las velocidades iniciales de la reacción para esta enzima cuando
las concentraciones diferentes de enzima reaccionen con H2O2.
Mida la producción de gas oxígeno como la destrucción del peróxido de hidrogeno
por la enzima catalizadora o peroxidasa a diferentes temperaturas.
Mida y compare las velocidades iniciales de reacción para la enzima a cada
temperatura.
Mida la producción de gas de oxígeno y la destrucción del peróxido de hidrogeno
por la enzima catalizadora o peroxidasa a diferentes valores de pH.
Mida y compare las velocidades iniciales de reacción para la enzima a cada valor de
pH.
MATERIALES
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Ordenador
Vaso Precipitado de 600 ml
Interfaz de ordenador Vernier
Suspensión de enzima
Profesional de iniciador de sesión
4 tubos de ensayo de 18 X 150 mm
Sensor de Presión de Gas Vernier
Hielo
Conjunto de delimitador de goma de 1 agujero
Amortiguadores de pH
10 mL cilindro graduado
Estante de probeta
Vaso precipitado de 250 mL con agua
Termómetro
H2O2 del 3%
Tres Pipetas cuentagotas
PROCEDIMIENTO
1. Obtenga y lleve gafas.
2. Conecte el Sensor de Presión de Gas al interfaz del ordenador. Prepare el
ordenador para guardar los datos abriéndo el presente archivo " 06B Enzyme
(Pressure) " de la carpeta Biología con Vernier del Logger Pro.
3. Conecte los tubos plásticos a la válvula en el Sensor de Presión de Gas.
Part 1. Probando el Efecto de Concentración de Enzima
4. Coloque cuatro tubos de ensayo en un estante y etiquételos 1; 2; 3; y 4. Llene
parcialmente un vaso de precipitado con agua de grifo utilizar en el paso 5.
5. Añada 3 mL de agua y 3 mL de H2O2 del 3% al tubo de ensayo.
6. Utilizar una pipeta de cuentagotas limpia, añada 1 gota de suspensión de enzima al
tubo de ensayo 1. Nota: Asegúrese de no dejar que la enzima caiga contra el lado
del tubo.
Etiqueta del tubo de ensayo
1
2
3
4
Tabla 1
Volumen de 3% H2O2 (ml)
3
3
3
3
Volumen de agua (ml)
3
3
3
3
7. Tapar el tubo de ensayo y mezclar suavemente contenido. La
reacción debería empezar. El siguiente paso debería ser
completado tan rápido como sea posible.
8. Conecte el final libre de los tubos plásticos al conector en el
delimitador de goma como se muestra en la Figura 3. Hacer click
en “Collect” para empezar la recolección de datos. La recolección
de Datos se acabará tras 3 minutos.
9. Si la presión excede 130 kPa, la presión en el interior del tubo
será demasiado grande y es probable que el tapón de goma se
desconecte. Desconecte los tubos plásticos del Sensor de Presión
de Gas si la presión excede 130 kPa.
10. Cuando la recolección de datos haya terminado, desconecte el
conector de tubos plástico del tapón de goma. Suprima el tapón
de goma de los tubos y elimine el contenido en un basurero.
11. Encuentre la velocidad de actividad de enzima:
a. Mueva el puntero de ratón dónde empiezan los datos empiezan a aumentar.
Mantener pulsando el botón de ratón. Arrastre el puntero de ratón al punto
dónde los valores de presión ya no aumentan y soltar el botón de ratón.
b. Pulse en “Linear Fit Button”, Para realizar una regresión lineal. Aparecerá una
sugerencia con la fórmula para un mejor ajuste líneal.
c. C. Registre la pendiente de la línea,m, como la velocidad de actividad de
enzima en tabla 4.
d. Cierre la sugerencia de la regresión lineal.
12. Busque la velocidad de actividad de enzima para los tubos 2-4:
a. Añada 2 gotas de la solución de enzima al tubo 2. Repita Pasos 7-11.
b. Añada 3 gotas de la solución de enzima al tubo 3. Repita Pasos 7-11.
c. C. Añada 4 gotas de la solución de enzima al tubo 4. Repita Pasos 7-11.
Parte II Probando el Efecto de la Temperatura
13. Coloque cuatro tubos limpias en un estante y etiquételos T 0-5, T 20-25, T 30-35 y
T 50-55.
14. Añada 3 mL de H2O2 del 3% y 3 mL de agua a cada tubo, como enseña en la tabla
2.
Etiqueta del tubo
T 0-5
T 20-25 (espacio temp)
T 30-35
T 50-55
Tabla 2
Volumen de 3% H2O2 (ml)
3
3
3
3
Volumen de agua (ml)
3
3
3
3
15. Mida la actividad de enzima a 0-5°C:
a. Prepare un baño de agua en un rango de temperatura de 0-5°C colocando hielo
y agua en un vaso de 600ml. Verifique que la temperatura permanece en este
rango por todas partes de esta prueba.
b. Coloque en tubo T 0-5 en el baño de agua frío hasta que la temperatura de la
mezcla alcance una temperatura en un rango de 0-5°C. Registrar la
temperatura real del contenido del tubo de ensayo en la tabla 4.
c. C. Añada 2 gotas de la solución de enzima al tubo T 0-5. Repita Pasos 7-11.
16. Mida la actividad de enzima a 30-35°C:
a. Prepare un baño de agua en un rango de temperatura de 30-35°C colocando
hielo y agua en un vaso de 600ml. Verifique que la temperatura permanece en
este rango por todas partes de esta prueba.
b. Coloque en tubo T 30-35 en el baño de agua frío hasta que la temperatura de la
mezcla alcance una temperatura en un rango de 30-35°C. Registrar la
temperatura real del contenido del tubo de ensayo en la tabla 4.
c. Añada 2 gotas de la solución de enzima al tubo T 30-35. Repita Pasos 7-11.
17. Mida la actividad de enzima a 50-55°C:
a. Prepare un baño de agua en un rango de temperatura de 50-55°C colocando
hielo y agua en un vaso de 600ml. Verifique que la temperatura permanece en
este rango por todas partes de esta prueba.
b. Coloque en tubo T 50-55 en el baño de agua frío hasta que la temperatura de la
mezcla alcance una temperatura en un rango de 50-55°C. Registrar la
temperatura real del contenido del tubo de ensayo en la tabla 4.
c. Añada 2 gotas de la solución de enzima al tubo T 50-55. Repita Pasos 7-11.
18. Mida la actividad de enzima a 20-25°C (temperatura de habitación):
a. Registrar la temperatura del tubo T 20-25 en la tabla 4.
b. En el tubo etiquetado T 20-25, añada 2 gotas de la solución de enzima. Repita
Pasos 7-11.
Parte III Probando el Efecto de pH
19. Coloque tres tubos limpias en un estante y etiquételos pH 4, pH 7 y pH 10.
20. Añada 3 mL de H2O2 del 3% y 3 mL de cada amortiguador de pH a cada tubo,
como en la tabla 3.
pH de amortiguador
Tabla 3
Volumen de 3% H2O2 (ml)
pH 4
pH 7
pH 10
3
3
3
Volumen de amortiguador
(ml )
3
3
3
21. En el tubo etiquetado pH 4, añada 2 gotas de la solución de enzima. Repita Pasos
7-11.
22. En el tubo etiquetado pH 7, añada 2 gotas de la solución de enzima. Repita Pasos
7-11.
23. En el tubo etiquetado pH 10, añada 2 gotas de la solución de enzima. Repita Pasos
7-11.
DATOS
Tabla 4
Etiqueta del tubo
1 gota
2 gotas
3 gotas
4 gotas
Rango 0-5°C:_______ °C
Rango 20-25°C:_______ °C
Rango 30-35°C:_______ °C
Rango 50-55°C:_______ °C
pH 4
pH 7
pH 10
Pendiente/velocidad (kPa/min)
PROCESANDO LOS DATOS
Trazar de concentración de enzima
1. En la Página 2 de este archivo de experimento, cree un gráfico de la velocidad de
actividad de enzima vs concentración de enzima. Los valores de velocidad deberían ser
trazados en el eje y, y el número de gotas de enzima en el eje x. Los valores de velocidad
son los mismos valores que la pendiente de la tabla 4.
Trazar la temperatura
2. En la Página 3 de este fichero de experimento, cree un gráfico de la velocidad de la
actividad contra la temperatura de enzima. Los valores de la velocidad deberían ser
trazados en el eje y, y la temperatura en el eje x. Los valores de velocidad son los mismos
valores de la pendiente en la tabla 4.
Trazar el pH
3. En la Página 4 de este fichero de experimento, cree un gráfico de velocidad de la
actividad contra pH de enzima. Los valores de velocidad deberían ser trazados en el eje y,
y el pH en el eje x. Los valores de velocidad son los mismos que los valores de la pendiente
en la tabla 4.
PREGUNTAS
Parte 1. Efecto de la Concentración de Enzima
1. ¿Cómo afectan los cambios de concentración de enzima a la velocidad de
descomposición de H2O2?
2. ¿Qué piensa usted que le ocurrirá a la velocidad de reacción si se aumenta la
concentración de enzima a cinco gotas? Prediga cuál será la velocidad para 5 gotas.
Parte 2. Efecto de de la Temperatura
3. ¿A qué temperatura es la velocidad de actividad de enzima la más elevada? ¿Más bajo?
Explique.
4. ¿Cómo afectan los cambios de la temperatura la velocidad de actividad de enzima?
¿Sigue esto un patrón previó?
5. ¿Por qué podría la actividad de enzima disminuir a temperaturas muy elevadas?
Parte 3. Efecto del pH
6. ¿A qué pH la velocidad de actividad de enzima es la más elevada? ¿La más baja?
7. ¿Cómo afectan los cambios de pH a la velocidad de actividad de enzima? ¿Sigue esto
un patrón ya previó?
EXTENSIONES
1. Los diferentes organismos a menudo viven en hábitats muy diferentes. Diseñe una serie
de experimentos para investigar cómo podrían los diferentes tipos de organismos afectar
a la velocidad de actividad de enzima. Considere probar con una planta, un animal y un
protista.
2. Probablemente a concentraciones más elevadas de H2O2, hay una mayor oportunidad
que una molécula de enzima podría colisionar con H2O2. Si es así, la concentración de H2O2
podría cambiar la velocidad de producción de oxígeno. Diseñe una serie de experimentos
para investigar cómo podrían las diferentes concentraciones del sustrato peróxido de
hidrogeno podría afectar la velocidad de actividad de enzima.
3. Diseñe un experimento para determinar el efecto de hervir el catalizador en la
velocidad de reacción.
4. Explique cómo afectan los factores ambientales en la velocidad de reaccion enzimacatalizador.