Universidad Nacional Autónoma de MéxicoEscuela Nacional Preparatoria No.9

“Pedro de Alba”

PRACTICA 6 y 7

TITULO DE LA PRACTICA: “Enzimas”

Página 1

Índice Páginas

1) Objetivo 32) Marco Teórico 33) Material y aparatos 64) Procedimiento 75) Resultados 86) Conclusiones 97) Cuestionario 98) Bibliografía 15

Página 2

1) OBJETIVOIdentificación de las enzimas presentes en algunos productos como la papaína así como su constitución y su reacción con otras sustancias como proteínas.

2) MARCO TEORICO

ENZIMAS

Las enzimas son catalizadores biológicos que aceleran las reacciones celulares de forma muy efectiva y especifica en condiciones fisiológicas.

Su acción se consigue gracias a la formación de un complejo enzima-sustrato que estabiliza el estado de transición.

La unión enzima-sustrato se realiza en una zona de la enzima denominada centro activo que posee la topología y la naturaleza adecuada para establecer interacciones no covalentes con el sustrato.

El centro activo es complementario al estado de transición. Desde un punto de vista de la energía, las enzimas aceleran las reacciones por que consiguen rebajar la energía de activación.

En la mayor parte de las rutas metabólicas existen enzimas, denominadas reguladores, que cambian su actividad como respuesta a ciertas modificaciones. Estas enzimas suelen estar en la primera etapa de la ruta y tienen un mayor efecto sobre la velocidad global del proceso.

Según su estructura , se pueden distinguir dos tipos de enzimas: las enzimas estrictamente proteicas que pueden estar constituidas por una o mas cadenas polipeptídicas, y las holoenzimas, que son las enzimas constituidas por una fracción polipeptídica, llamada apoenzima, y por una fracción no polipeptídica, denominada cofactor.

Página 3

Clase Subclase

1. Oxidorreductasas Deshidrogenasa,oxidasas, reductasas, peroxidasas,

catalasa, oxigenasas, hidroxilasas

2. Transferasas Transaldolasas y transcetolasas, fosforiltransferasas,

quinasas, fosfomutasas.

3. Hidrolasas Esterasas, glucosidasas,peptidasas, fosfatasas, tiolasas,

fosfolipasas,amidasas desaminasas,ribonuleasas.

4. Liasas Descarboxilasas,aldolasas, hidratasas, deshidratasas,

sintasas,liasas.

5. Isomerasas Racemasas,epimerasas, isomerasas, mutasas

6. Ligasas Sintetasas,carboxilasas

Página 4

CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS DE LOS ALIMENTOS

Se distinguen dos importantes grupos de enzimas de los alimentos: las Hidrolasas y Enzimas Oxidantes

1. LAS HIDROLASAS:

1.1. ESTERASAS, entre las cuales son de importancia en los alimentos: a) Lipasas, que hidrolizan los ésteres de ácidos grasos. b) Fosfatasas, que hidrolizan los ésteres fosfóricos de muchos compuestos orgánicos, como, por ejemplo, glicerofosfatos, almidones fosforilados. c) Clorofilasas. En la industria alimentaría debe tratarse de retener el color verde de la clorofila, en el caso de los vegetales deshidratados o en conservas. Por ello puede protegerse el color natural (retención de clorofila de hasta 60%) por los siguientes tratamientos. d) Pectino-esterara, enzima importante en la industria de derivados de frutas.

1.2 CARBOHIDRASAS: a) Hexosidasas, entre las que interesan la invertasa y la lactasa. b)Poliasas, que comprenden las amilasas, las celulasas y la poligalacturinasa o pectinasa, que actúa sobre el ácido péctico o poligalacturónico, dando moléculas de ácido galacturónico, carentes de poder gelificante; de importancia en la elaboración de zumos y néctares de frutas.

1.3 PROTEASAS: a) Proteinasas, endoenzimas que rompen las uniones peptídicas: -CO-NH de las proteínas, algunas de las cuales son muy resistentes al ataque de la enzima proteolítica, en su estado nativo; por el calor u otros agentes se puede abrir la molécula proteica, de modo que entonces las uniones peptídicas pueden ser atacadas por estas enzimas. b) Peptidasas, que rompen las uniones de los péptidos hasta la liberación final de moléculas de aminoácidos. c) Catepsinas, a cuya acción en el músculo proteico se deben los procesos autolíticos en la maduración de la carne. El tejido vivo tiene un pH desfavorable para la acción de estas enzimas, pero a la muerte del animal baja el pH al acumularse ácido láctico por degradación del glicógeno. Al alcanzar un pH 4,5 se hace óptimo para la liberación y acción de la enzima, apareciendo los respectivos cambios en la textura y demás caracteres de la carne, yd) Quimosina que se encuentra en el cuarto estómago del ternero alimentado sólo con leche materna y que causa la coagulación de la leche.

2. ENZIMAS OXIDANTES.

2.1 Oxidasas: a) Las Oxidasas Férricas:Catalasa, responsable de la pérdida de color y olor de vegetales congelados, yPeroxidasa, que se encuentra en verduras y frutas cítricas. Su estudio es de gran interés en la industria de alimentos por ser una de las enzimas más estables al calor y requerir mayor tiempo de inactivación, con el agravante de que en ciertas condiciones puede regenerar su actividad con el tiempo. b) A las Oxidasas Cúpricas pertenecen la poli fenol-oxidasa, tirosinasa, catecolasa, relacionadas con el Pardeamiento Enzimáticoy la ascórbico-oxidasa.

2.2Dehidrogenasas: a)Xantino-oxidasa, que es una flavoproteína con molibdeno y cataliza la oxidación de xantina y

Página 5

aldehídos como el fórmico, actuando como aceptor de H el azul de metileno, al transformarse en su leuco-derivado; en esto se basa su aplicación analítica en el control térmico de la leche y en la detección de leche de vaca en leche humana, pues esta última no contiene esta enzima. b)Lipoxidasa, que cataliza la oxidación de ácidos grasos poliinsaturados y secundariamente también al caroteno de frutas y verduras deshidratadas, a través de los peróxidos formados.

3 tubos de ensayo

1 mortero con pistilo

Reactivo de Biuret

Agua Oxigenada (H2O2)

Vaso de precipitados

3) MATERIAL Y APARATOS

Página 6

Por equipos traer el siguiente material:

½ taza de semillas de papaya

½ taza de carne molida (res, puerco, etc.)

1 limón

1 cúter (bisturí)

4) PROCEDIMIENTO

Página 7

3. Poner en un tubo de ensayo carne molida hasta ocupar un tercio de este tubo.

1. Moler las semillas de papaya con un poco de agua.

2. Decantar la mezcla anterior de extractos de semillas de papaya en un vaso de precipitados.

6. En otro tubo de ensayo colocar un tercio de carne molida.

7. Agregar en este tubo otro tercio de agua oxigenada y observar la reacción.

5) RESULTADOS

Se observaron las tres reacciones de los tubos de ensayo y los resultados obtenidos fueron los siguientes:

En el primero tubo (carne molida con agua oxigenada y reactivo de Biuret), se observo la liberación de oxigeno al reaccionar dichos elementos y la aparición de un color amarillento.

Página 8

5. Agregar a este tubo con el decantado y la carne 10 gotas de reactivo de Biuret y observar el cambio de color respectivo.

4. Agregar otro tercio del decantado de semillas de papaya y dejar en reposo el tubo 10 minutos.

En el segundo tubo (papaína, agua oxigenada y reactivo de Biuret) se observo de inmediato la reacción y el oxigeno liberado fue mayor, tanto que incluso se derramo del tubo de ensayo. En este caso el color anaranjado de la papaína se aclaro.

En el tercer tubo (carne molida, papaína, agua oxigenada y reactivo de Biuret) se notó una inmediata reacción, aunque la liberación de oxigeno no fue mucha como en los otros tubos de ensayo. El color anaranjado no sufrió gran cambio.

*Nota: en todos los casos las proteínas se concentraron en la parte de arriba de la solución

6) CONCLUSIONESLas enzimas como catalizadores que aceleran la velocidad de reacción en determinadas sustancias, son muy importantes ya que sin ellas las reacciones biológicas serían imperceptibles y con ello no se completarían, por lo cual la vida de muchos seres vivos no podrían ser.Las enzimas también tienen una gran importancia en cuanto a la industria, ya que se usan en la degradación de algodón, en el procesamiento de alimentos, en detergentes, etc. Y sin ellas estos productos no se podrían elaborar, además de que la aceleración que realizan en las reacciones es vital para cubrir la demanda mundial.

Página 9

Pudimos observar de manera optima una enzima realizando lo que es una reacción enzimática pudiendo así tener un ejemplo de cómo reaccionan estas en nuestro cuerpo para todos los procesos fisiológicos.Se pudo observar una reacción enzimática sin necesidad de verlo atraves del microscopio gracias a la utilización de indicadores colorimétricos.El saber que la papaína al ser una enzima acelera el proceso de desintegración de las proteínas, nos da una idea del porqué debemos consumir frutas y verduras como tan insistentemente se menciona y así mismo ahora sabemos cómo se puede prevenir el estreñimiento.

7) CUESTIONARIO1.- Indique cuales son las funciones y en qué tipo de alimentos o tejidos se localizan las siguientes enzimas:

Papaína

*Es una enzima proteolítica, similar a la pepsina humana, que desdobla las proteínas (debido a que contiene enzimas como las proteasas que actúan rompiendo los enlaces peptídicos en cualquier lugar de la cadena peptídica en la que se hallen situados) y favorece el proceso digestivo. *Tiene propiedades analgésicas por lo que su uso ha sido aprobado en E.U.A para calmar el dolor con inyecciones en la espina dorsal. * Tiene variados usos industriales, ya que se usa como mejorador de carnes (ablandamiento), para aclarar o evitar que se sedimente la cerveza, entre otros. *Se encuentra en la papaya y el toronche

Catalasa

*La función de la catalasa es remover rápidamente el peróxido de hidrógeno, generado por la acetil coenzima A oxidasa, lo cual ocurre en el proceso de degradación de los ácidos grasos. El H2O2 es muy tóxico para los sistemas vivientes por lo que se presentan mecanismos para eliminarlo y la reacción para eliminar el peróxido de hidrógeno, vía enzimática es:

2 H2O2 2 H2O + O2(gas)

*Además tiene una función protectora contra determinados microorganismos patógenos, sobre todo anaerobios por producir oxígeno. *Interviene en la protección y, en el mantenimiento del balance oxidante/antioxidante en el organismo. *Se encuentra en las células de tejidos animales y vegetales.

Peróxidasa

Página 10

*La peróxidasa es una oxidoreductasa que cataliza la oxidación de compuestos fenólicos con H2O2 como aceptor final de electrones. *Degrada el hidrógeno de peróxido, un subproducto natural de oxígeno del metabolismo en el cuerpo. Como resultado, esta sustancia se convierte en agua y oxígeno.

ROOR' + electron donor (2 e-) + 2H+ → ROH + R'OH

*Se encuentra en el rábano picante

Fosfatasa ácida

* Libera a los grupos de fosfato unidos a otras moléculas durante la digestión.

*La fosfatasa ácida cataliza la siguiente reacción a un pH óptimo por debajo de 7: Monoéster ortofosfórico + H 2 O → alcohol + H 3 PO 4

*Las fosfatasas ácidas se encuentran presentes en casi todos los tejidos del organismo, siendo particularmente altas sus cantidades en próstata, estómago, hígado, músculo, bazo,

eritrocitos y plaquetas.

Fosfatasa alcalina

*Grupo de enzimas que hidrolizan los ésteres de monofosfatos a un pH alcalino. El pH óptimo para estas enzimas es generalmente de aproximadamente 10.

*Participa en el transporte de membrana, ya que está unida a la membrana celular. En el hígado, la actividad de la ALP se localiza en la membrana celular que une el borde sinoidal de las células del párenquima a los canáliculos biliares. En los huesos la actividad de la ALP se localizaen el mismo punto que en hígado. En los huesos, su actividad se confina a los osteoblastos.

*Se encuentra en la mayoría de los tejidos corporales y se localiza generalmente en las membranas celulares.

2.- Explique cuáles son las enfermedades que se pueden detectar cuando existen valores anormales de cada una de las siguientes enzimas:

Transaminasa glutámico oxalacética, GOT.

La GOT es una enzima con gran concentración en el corazón, en el hígado y los músculos. Cuando hay una lesión de estos órganos la enzima es liberada a la sangre y aparece elevada en los análisis. Se utiliza para evaluar problemas o alteraciones del hígado. Su

Página 11

elevación es directamente proporcional al daño celular y puede servir como indicativo de la evolución de la enfermedad.

También se utiliza como parámetro indicador de lesión cardiaca en el contexto de otros parámetros cardiacos(CPK,LDH),como indicador de lesión cardiaca por un infarto de miocardio. Su valor máximo se alcanza a las 24 horas tras el infarto, y tiende a bajar en 3 a 4 días si la lesión cardiaca cede. Si persiste elevada es que el infarto está progresando a peor.

Aumentado:

*Hepatopatías de distinta etiología (inflamatorias, obstructivas, autoinmunes, por virus hepatotróficos: HAV, HBV, HCV,HDV,HEV, parasitaria, tóxica, necrótica).

*Por infección sistémica de virus no hepatotróficos: herpes, CMV, EBV, HIV, Parotiditis, Echo y Coxsackie, Rubeola, Varicela Zoster etc. Traumatismo extenso del músculo esquelético; golpe de calor; miocarditis, cirrosis, ictericia obstructiva, infarto agudo de miocardio, enfermedades hemolítica, síndrome de Reye, amebiasis, tuberculosis, brucelosis, tétanos, septicemia, linfogranuloma venéreo, histoplasmosis, hidatidosis, triquinosis, sarcoidosis, galactosemia, síndrome de Dubin Johnson y síndrome de Reye.

*Enfermedades musculares como distrofia muscular progresiva, miositis, miopatía hipotiroidea, episodios epilépticos, hipertermia maligna, ejercicio muscular agresivo.

*Cardiopatías como el IAM, embolia pulmonar, miocarditis, pericarditis, disritmias, cirugía de revascularización cardíaca.

Transaminasa glutámico-pirúvica, GPT

Las transaminasas son enzimas que catalizan la transferencia reversible de un grupo amino entre un aminoácido y un cetoácido. Esta función es esencial para la producción de los aminoácidos necesarios para la síntesis de proteínas en el hígado.

Se localiza fundamentalmente a nivel citosólico en el hepatocito, lo que explica su mayor especificidad. Como es una transaminasa más específicamente hepática que la GOT, aparece más elevada en las enfermedades hepáticas

que en otras, por eso el cociente GPT/GOT será mayor de 1 en enfermedades ciertas enfermedades hepáticas como la hepatitis vírica.Al contrario aparece menor de 1 en la cirrosis hepática, congestión hepática o tumores hepáticos.

Se utiliza para evaluar problemas o alteraciones del hígado. Su elevación es directamente proporcional al daño celular y puede servir como indicativo de la evolución de la enfermedad.

Creatínfosfocinasa

La creatina-fosfocinasa es una enzima que se encuentra predominantemente en el corazón, el cerebro y el músculo esquelético. Este artículo aborda el examen para medir la cantidad de creatina-fosfocinasa en la sangre.

Página 12

Cuando el nivel total de creatina-fosfocinasa es muy alto, generalmente significa que ha habido lesión o estrés en el corazón, el cerebro o el tejido muscular. Por ejemplo, cuando se presenta un daño en el músculo, la creatina-fosfocinasa se filtra al torrente sanguíneo. Determinar cuál forma específica de creatina-fosfocinasa está elevada le ayuda al médico a indicar cuál es el tejido que ha sido dañado.

Los niveles de creatina-fosfocinasa elevados se pueden observar en pacientes que presenten:

*Lesión cerebral o accidente cerebrovascular.

*Convulsiones.

*Delirium tremens.

*Dermatomiositis o polimiositis.

*Electrochoque.

*Ataque cardíaco.

*Inflamación del músculo cardíaco (miocarditis).

*Muerte del tejido pulmonar (infarto pulmonar).

*Distrofias musculares.

*Miopatía.

Fosfatasa ácida

La fosfatasa ácida tartrato-resistente (TRAP, por sus siglas en inglés) es un examen efectuado en las células sanguíneas o en la médula ósea (biopsia) para confirmar un diagnóstico de leucemia de células pilosas o tricoleucemia. Asimismo, este examen se puede realizar en el plasma sanguíneo para buscar signos de descomposición ósea.

Un alto nivel de fosfatasa ácida tartrato-resistente en las células de la leucemia corrobora un diagnóstico de leucemia de células pilosas.

Un alto nivel de fosfatasa ácida tartrato-resistente en el plasma es un signo de descomposición del hueso. Esto puede deberse a muchos tipos de enfermedades, pero en un paciente con cáncer, probablemente sea indicio de que dicho cáncer se ha diseminado al hueso.

Fosfatasa alcalina

Es una proteína que se encuentra en todos los tejidos corporales. Los tejidos con cantidades particularmente altas de FA abarcan el hígado, las vías biliares y los huesos.

Se puede hacer un examen de sangre para medir el nivel de FA.

Este examen se hace para diagnosticar enfermedad del hígado y del hueso o para ver si los tratamientos para dichas enfermedades están funcionando. Puede incluirse como parte de las pruebas de la función hepática de rutina.

Los niveles de fosfatasa alcalina superiores a los normales pueden deberse a:

*Obstrucción biliar

*Enfermedad ósea

Página 13

*Ingerir una comida grasosa si usted tiene el tipo de sangre O o B

*Consolidación de una fractura

*Hepatitis

*Hiperparatiroidismo

*Leucemia

*Enfermedad hepática

*Linfoma

*Tumores óseos osteoblásticos

*Osteomalacia

*Enfermedad de Paget

*Raquitismo

*Sarcoidosis

Los niveles de la fosfatasa alcalina (hipofosfatasemia) inferiores a los normales pueden deberse a:

*Desnutrición

*Deficiencia de proteína

*Enfermedad de Wilson

3.- ¿Cuáles son los componentes estructurales químicos de las enzimas?

*Enlace peptídico: es planar y trans; enlace covalente que se establece entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino del siguiente, dando lugar al desprendimiento de una molécula de agua.

*Estructura secundaria: hélice α y hoja β

Las cadenas polipeptídicas de las proteínas fibrosas se encuentran organizadas en estructuras unidas por enlaces de hidrógeno, conocidas como estructura secundaria. En éstas regiones

ordenadas, cualquier oxígeno carbonílico forma un puente de hidrógeno con un grupo amino NH. Esto se consigue de 2 maneras principales, formación de hélices α, o formación de hojas β. La cadena polipeptídica de una proteína globular también se pliega sobre sí misma para formar regiones de estructura secundaria.

*Giro en la cadena principal

Otra unidad estructural aparece cuando la cadena principal cambia bruscamente de dirección utilizando un “giro β” compuesto por 4 restos sucesivos. En éstos, el grupo C=O

Página 14

del residuo “i” se une por puente de hidrógeno con el NH del residuo i + 3 en lugar del i + 4 de la hélice α. Un cabio de dirección de 180®, que puede unir 2 hebras antiparalelas de una hoja plegada, puede obtenerse de 2 maneras.

*Estructura cuaternaria y terciaria

La estructura tridimensional de una proteína compuesta por una sola cadena polipeptídica o por cadenas unidas covalentemente se conoce como estructura terciaria. Muchas proteínas están compuestas por subunidades que no están unidas covalentemente entre sí . La organización conjunta de estas subunidades se conoce como estructura cuaternaria. La estructura dimensional de cada subunidad continua siendo su estructura terciaria. Un cambio de estructura cuaternaria significa que las subunidades se desplazan relativamente una de otra.

Las subunidades pueden ser cadenas polipeptídicas idénticas o químicamente diferentes. Por lo general las interfases de contacto entre subunidades están tan estrechamente empaquetadas coo los interiores de las proteínas encontrándose emparejados en estas superficies grupos formadores de puentes de hidrógenos así como iones.

4.- Explique el mecanismo más aceptado sobre el funcionamiento de las enzimas:

R=Hasta ahora se han aceptado dos mecanismos: El mecanismo de complejo ternario ; el cual señala

que las enzimas (E) que presentan este mecanismo de reacción unen al mismo tiempo los dos sustratos (A y B), dando lugar a un complejo ternario EAB, este orden puede ser al azar o ordenado. La enzima E une los sustratos A y B y libera los productos P y Q en un orden no definido.

El mecanismo de Ping-Pong: el cual señala que las enzimas con un mecanismo de ping-pong pueden presentar dos estados, la conformación normal (E) y la conformación modificada químicamente (E*). En este mecanismo, el sustrato A se une a la enzima E, que pasa a un estado intermedio E*pudiendo ya ser liberado en forma de producto P. Únicamente cuando el sustrato A ya ha sido liberado del centro activo de la enzima puede unirse el sustrato B, que devuelve a la enzima modificada E* a su estado original E, y liberarlo en forma de producto Q.

5.- ¿Cuál es la importancia biomédica del estudio de las enzimas o enzimología?

R= Las enzimas no solo intervienen en la síntesis de compuestos biológicos, catalizan también reacciones que abastecen a la célula de energía, destoxifican compuestos, producen luz, etc. Las enzimas son responsables de virtualmente todas las reacciones químicas de las células, en las cuales se forman o rompen enlaces covalentes. Puesto que son los mediadores cruciales de las reacciones bioquímicas,

Página 15

las enzimas están entre las maquinarias biológicas más sencillas pero más elaboradas y entre las más fáciles de obtener en forma pura y funcional. Por estas razones, gran parte de los esfuerzos de lo bioquímicos se han centrado en el estudio de las enzimas, las cuales has sido el sujeto de algunas de las mediciones bioquímicas más precisas.

Asimismo, las enzimas son de interés práctico. El comercio de enzimas para su uso industrial y doméstico asciende a centenares de millones de dólares anualmente en todo el mundo. Las enzimas industriales se utilizan en la producción de productos químicos y farmacéuticos cuyo costo es de miles de millones de dólares. Es razonable esperar que los usos industriales de las enzimas aumenten debido a las técnicas modernas de manipulación genética, las cuales hacen que su producción sea más eficiente y menos costosa. Una de las aplicaciones de las enzimas en la industria, son aquellas que degradan el almidón y que se utilizan en el procesamiento de alimentos, así como las enzimas proteolíticas que se emplean para elaborar alimentos y fabricar detergentes de lavandería, representan casi tres cuartas partes del uso de las enzimas.

8) BIBLIOGRAFIA*siladin.cch-oriente.unam.mx/coord_area_cienc_exp/.../Enzimas.doc*www.agro.unalmed.edu.co/ceagro/docs/PAPAYA.pdf*www.wisegeek.com/what-is-a-peroxidase.htm*http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/MANUALBIOQUIMICACLINICA_10817.pdf*http://books.google.com.mx/books?id=JjtISAiZG4YC&pg=PA7&lpg=PA7&dq=componentes+estructurales+de+las+enzimas&source=bl&ots=deln4RxWhU&sig=lt_eaIRAb5SYVT9YhQ7ihJASTP8&hl=es&ei=JG3lTqmjFKemsQLzgPGzBg&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&sqi=2&ved=0CB4Q6AEwAA#v=onepage&q=componentes%20estructurales%20de%20las%20enzimas&f=false*http://mazinger.sisib.uchile.cl/repositorio/lb/ciencias_quimicas_y_farmaceuticas/schmidth02/parte03/01.html*Bioquímica Conceptos esenciales; Feduchi,Blasco, Romero, Yañez;editorial medica panamericana;España 2011.

Página 16