ESTUDIO DE LA ACTIVIDAD ENZIMTICA DE LA CATALASA1.- INTRODUCCINLas reacciones qumicas que se dan en los seres vivos no podran tener lugar sin la presencia de los enzimas. Estas macromolculas, que generalmente son protenas, catalizan las reacciones bioqumicas, permitiendo que los sustratos se conviertan en los productos que necesita la clula. Como todo catalizador, los enzimas no se consumen en las reacciones que catalizan, pero a diferencia de otros catalizadores de naturaleza inorgnica, las reacciones que catalizan son muy especficas: slo interaccionan con determinados sustratos, y slo facilitan el curso de determinadas reacciones. Un enzima que podemos encontrar en todos los seres vivos es la catalasa, necesaria para descomponer el perxido de hidrgeno, un compuesto txico, que se produce durante el metabolismo celular.La catalasa es una enzima presente en los peroxisomas de las clulas de todos los tejidos animales y vegetales. Acta sobre el perxido de hidrgeno (agua oxigenada) descomponindolo en agua y oxgeno, y liberando energa en forma de calor. El agua oxigenada es un producto resultante de las reacciones metablicas y si no se destruye puede ser txica para la clula. Si se pone un tejido en contacto con el agua oxigenada se observa la aparicin de efervescencia (produccin de oxgeno).En esta prctica vamos a detectar la presencia de catalasa en los diferentes tejidos y estudiar dos factores que influyen en la actividad de la misma: pH y temperatura.

MATERIALES:

Papa Hgado Bistur o cuchillo Pinzas Tubos de ensayo Gradillas para tubos Mechero HCl 0.1 M. o HNO3 NaOH 0.1 M. Hielo Perxido de hidrogeno H2O2 es el sustrato, que reaccionara con la enzima.

2. OBJETIVOS- Comprobar la existencia de la enzima catalasa en los tejidos animales y vegetales.- Comprobar la accin del pH sobre la actividad de la enzima- Comprobar la accin de la temperatura sobre la actividad de la enzima4.- Desarrollo de la prctica Preparar las siguientes disoluciones:

10 mL de una solucin 0.1M de NaOH

10 mL de una solucin 0.1M de HCl / HNO3

Cortar la papa y el hgado en cinco trozos cada uno de igual tamao (1gramo aproximadamente).

Rotular 10 tubos de ensayo con los nmeros 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,9 y 10. Al tubo 1, 3, 5,7 y 9 aadir un trozo de papa y a los tubos 2, 4, 6,8, y 10 aadir un trozo de hgado.

Al tubo 1 y 2 agregar 2ml de H2O2 a cada uno de ellos, observar e interpretar los resultados.

En los tubos 3 y 4 aadir agua para hervir la muestra. Hervir durante unos 5 minutos, despus de este tiempo, retirar el agua sobrante y agregar 2mL de H2O2, observar e interpretar los resultados. v A los tubos 5 y 6 agregar 2ml de la disolucin de HNO3 0.1M, esperar 5 minutos, luego retirar el cido, enjuagar con agua destilada y agregar 2ml de H2O2 observar e interpretar los resultados

A los tubos 7 y 8 agregar 2ml de la disolucin de NaOH 0.1M, esperar 5 minutos para que el NaOH surta efecto, luego retirar la base, enjuagar con agua destilada y agregar 2ml de H2O2 observar e interpretar los resultados

A los tubos 9 y 10 hay que introducirlos en un entorno helado durante 15 minutos, luego agregar inmediatamente 2ml de H2O2, observar e interpretar los resultados.

TUBOTRATAMIENTORESULTADO Y OBSERVADOEXPLICACIN

1Patata + 2ml H2O2Aparecen un cantidad menor de burbujas.El Hgado posee mayor cantidad de enzima catalasa es por eso que se observa una gran cantidad de burbujas, esas burbujas significa que se est liberando O2 al medio externo .En cambio la papa posee menos cantidad de enzima catalasa, es por eso que observamos una menor cantidad de burbujas respecto al hgado.

2Hgado + 2ml H2O2A diferencia de la patata , aqu se percibe una gran cantidad de burbujas , liberndose al medio exterior.

3Patata + agua destilada , hervir la muestra por 5 minutos, luego retirar el agua sobrante y agregar 2ml H2O2Al someter al calor observamos que la papa demora en hervir y libera escasas burbujas.El hgado y la papa se ha desnaturalizado, solo ha quedado la estructura primaria debido a que estas soluciones han sido expuestas al calor. A estas alturas la enzima catalasa ya no cumple su funcin, pero aun sirve como alimento debido a que la estructura primaria posee los aminocidos.

4Hgado + agua destilada dejarlo hervir por 5 min posteriormente vaciar el agua restante y al final aadir 2ml H2O2En cambio en el hgado observamos que hirvi lo ms rpido y presenta una gran cantidad de burbujas.

5Patata + HNO3 ( 5 min de espera) , despus retirar el cido , luego aadir 2ml H2O2Se da la aparicin de pocas burbujas y la papa se eleva a la superficie debido a que su densidad ha disminuido.En este experimento estamos midiendo el ph .Debido a que se encuentra en un medio acido, la enzima catalasa no ha actuado, debido a que no se encuentra un pH ptimo.

6Hgado + HNO3 ( 5 min de espera) luego retirar el cido agregando 2ml H2O2Se percibe poca cantidad de burbujas.

7Patata + NaOH ( 5 min de espera) posteriormente retirar la base y agregar 2ml H2O2La muestra opta por un color amarillo, apareciendo gran cantidad de burbujas, dndose la liberacin de O2 al medio externo.Esta disolucin se encuentra en un medio bsico, liberando mayor cantidad de O2 que las disoluciones 5 y 6; pero no es tanto si estuviera con su pH ptimo.

8Hgado + NaOH ( 5 min de espera) , por consiguiente retirar la base e incorporar 2ml H2O2Observamos una gran cantidad de burbujas, liberndose O2 .Las disoluciones presentan un color amarillo, el hgado se eleva, debido a que su densidad ha disminuido

9Patata + 15 min en la refrigeracin aprox -15C y luego suministrar 2ml H2O2La enzima catalasa fue inactivada debido a que estuvo a -15C , peor al agregarle H2O2 fue activando su enzima lentamente .

10Hgado + 15 min en la refrigeracin aprox -15C , seguidamente aadiendo 2ml H2O2

6. Cul es la temperatura y el pH ptimo de la catalasa? Accin La Catalasa Aspergillus niger trabaja facilitando la descomposicin del perxido de hidrgeno, en agua y oxigeno siguiendo la reaccin: 2 H2O2 ========> O2 + 2 H2OLa efectividad de la catalasa sirve para degradar el perxido de hidrgeno depende de varios factores: La concentracin inicial de perxido de hidrgeno El tiempo de contacto disponible en proceso La temperatura de proceso Caractersticas Actividad mnima: 1000 Unidades Baker / ml pH (25C): 5.25 0.15 Definicin de Unidad Baker Una Unidad Baker de catalasa es definida como aquella cantidad de enzima que descompondr 264 mg de perxido de hidrgeno en una hora bajo condiciones de prueba (25C. pH 7.0). Efecto de temperaturaLa Catalasa del es activa de 0 a 65C. Debido a que el H2O2 inactiva la catalasa, as como esta cataliza el rompimiento del H2O2, esto dificulta establecer una relacin temperatura / actividad. Aunque la actividad inicial es ms rpida a temperaturas ms altas, la capacidad total es mayor en temperaturas ms bajas. Efecto pH La Catalasa tiene su actividad ptima (probado a 25C, 1.5 % H2O2) en aproximadamente pH 3 a 9. Arriba de pH 7.0, la actividad disminuye, pero an en pH 10, ms del 50 % de la actividad permanece.

7. graficar resultados:

8. Explique el fundamento de cada una de las pruebas desarrolladasPRUEBA 1.Papa: la papa contiene una enzima (Catalasa) la cual es un poderoso antioxidante, es decir, que impide la oxidacin de las sustancias qumicas. Si agregamos agua oxigenada (Perxido de Oxigeno H2O2) a una papa sin cocer, la catalasa separara el Oxigeno del Perxido de Oxigeno, liberando una gran cantidad de gas (O2 - oxigeno).Hgado: ya que en el hgado hay ms peroxisomas que en la papa , estos peroxisomas al someterlos a la presencia del perxido de hidrogeno o agua oxigenada, el cual es altamente reactivo y toxico para las clulas del hgado, por lo que la funcin de los peroxisomas es proteger a las clulas del hgado del agua oxigenada. Las molculas de Agua oxigenada son rpidamente rotas por la enzima catalasa, enzimas las cuales estn contenidas en los peroxisomas. Convirtiendo al agua oxigenada en compuestos no txicos como lo son el oxgeno que es desprendido durante la efervescencia que seguro observaste cuando le agregaste agua oxigenada al hgado y tambin se forma agua. PRUEBA 2.Papa: si al agregar el Perxido de Oxigeno a una papa cocinada no pasara nada, debido a que la enzima estar desnaturalizada, es decir, debido al calor la catalasa perder sus propiedades antioxidantes.Hgado: el hgado al igual que la papa, al cocerse se desnaturaliza por ello la catalasa perder sus propiedades y podremos observar que no burbujea al unir el hgado con H2O2.PRUEBA 3.Papa: si agregas acido a la protena se degrada o simplemente no puede actuar por no estar en el pH adecuado. El cido (depende de la cantidad y la concentracin) destruye las enzimas, pasa igual que en la prueba 2.Hgado: si agrego el cido al hgado este tambin lo desnaturalizar y no lo veremos reaccionar, porque destruir la enzima.PRUEBA 4.Papa: libera y expone ms las enzimas, por eso en vez de burbujas fue espumosa. Mucha liberacin de oxgeno.Hgado: en el hgado notamos una mayor liberacin de burbujas porque est echando el oxgeno.PRUEBA 5.Papa: si al agregar el Perxido de Oxigeno a una papa congelada no pasara nada, debido a que la enzima estar desnaturalizada, es decir, debido al frio la catalasa perder sus propiedades antioxidantes.Hgado: el hgado al igual que la papa, al congelarse se desnaturaliza por ello la catalasa perder sus propiedades y podremos observar que burbujea menos al unir el hgado con H2O2.9.- Explicar las caractersticas de la catalasa y su importancia en los seres vivos La catalasa:La enzima catalasa es tan crucial para nuestra salud que se encuentra en casi todos los organismos vivos en el planeta que estn expuestos al oxgeno. Esta enzima antioxidante puede catalizar la conversin de perxido de hidrxido en agua y oxgeno. El perxido de hidrgeno es un subproducto del metabolismo celular que apoya algunas funciones tiles incluyendo una respuesta inmunolgica saludable.La catalasa es una enzima perteneciente a la categora de las oxidorreductasas quecataliza la descomposicin del perxido de hidrgeno (H202) en oxgeno y agua.2 Esta enzima utiliza como cofactor al grupo hemo y al manganeso.22 H2O2 2 H2O + O22Los Beneficios de la Catalasa para la SaludEstos son algunos de los beneficios para la salud y los estudios que apoyan la importancia de la enzima catalasa.1. Poderoso Apoyo AntioxidanteLa catalasa es, quizs, la enzima ms eficiente encontrada en las clulas del cuerpo humano. Se ha demostrado que la catalasa crea una reaccin rpida en contra de los radicales libres del perxido de hidrgeno convirtindolos en agua y oxgeno.2. Posibles Efectos Anti-Envejecimiento y Anti-DegenerativosLa catalasa actualmente se estudia por sus aplicaciones al prolongar la vida y la vitalidad. Cientficos de la Universidad de Washington en Seattle realizaron unas pruebas de laboratorio con ratas y el aumento natural de catalasa en sus cuerpos. Al suplementar con ms catalasa, la vida de estas ratas de laboratorio aument casi en un 20%. Esto equivale a cerca de 25 aos en los humanos.3. La Catalasa Puede Prolongar la VidaEl Dr. David Sinclair de la Escuela de Medicina de Harvard declar en The Scientist Magazine que hay un vnculo directo entre la enzima catalasa, el dao de radicales libres y prolongar nuestra vida. Esto tambin sugiere que la enzima catalasa puede servir para evitar las enfermedades degenerativas. De manera similar, estudios realizados en Rusia y Espaa tambin muestran una correlacin entre estos tipos de enzimas y la prolongacin de la vida. En 2005, cientficos espaoles descubrieron que dosis muy elevadas de polifenoles de manzana impulsaron la expresin de genes de la catalasa natural que hay en el cuerpo. Estudios de China sobre el polifenol de las manzanas confirmaron que significativamente aumenta la catalasa.4. Reduccin de GrasaEstudios muy emocionantes de Japn muestran un vnculo entre la catalasa y niveles ms reducidos de grasa en los rganos de ratas de laboratorio. Este estudio tambin demostr una liga entre la enzima y un aumento en la fuerza muscular.5. Ayuda a Evitar Daos al ADNUn estudio del 2006 del Instituto de Citologa y Gentica determin que el estrs oxidante, la acumulacin de protena y el dao al ADN podran reducirse en presencia de enzimas antioxidantes, incluyendo la catalasa y el glutatin presentes en los extractos de citosol y de la mitocondria de las clulas del hgado de las ratas. Este estudio tambin descubri que los suplementos dietticos incrementan la actividad de la catalasa en el mitocondria del hgado de las ratas produciendo una menor disfuncin mitocontrial y desacelerando el proceso de envejecimiento en dichos animales.

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