Universidad Nacional Autnoma de Mxico Escuela Nacional Preparatoria No.2 Erasmo Castellanos Quinto

Practica 2: Medicin de la velocidad de reaccin de la catalasa

Integrantes: -Ballesteros Mera Ricardo Alberto. -Cerecedo Snchez Mario Alberto. -Cedillo Chvez Juan Carlos. -Lpez Flores Evelyn Aditi. -Prez Castro Janis. -Ramrez Cruz Emily. Grupo: 604

Introduccin: Antes de analizar detalladamente esta prctica es necesario aclarar algunos conceptos; Esta prctica se basa en la elaboracin de un catalasmetro el cual es un dispositivo que nos permite medir el oxgeno que se libera en la reaccin enzimtica de la catalasa. La catalasa es una protena tetramrica que viene por codificada por un gen situado en el cromosoma 11p13. La funcin ms importante de la catalasa es convertir el perxido de oxgeno en agua y oxgeno, pero tambin utiliza el perxido de oxgeno para catalizar reacciones de peroxidacin. Forma parte de un conjunto de enzimas antioxidantes entre las que se encuentran la superxidodismutasa y las peroxidasas, cuya funcin es proteger a los tejidos de las especies oxigenadas reactivas producidas por los neutrfilos. En particular, la catalasa protege la hemoglobina y probablemente el ADN frente a la peroxidacin. (Mathews C., Van Holde K.E., Ahern A.G.,2002).

Una enzima es un catalizador especifico en la regulacin de la qumica de las clulas y los organismos .La catlisis es esencial para hacer que muchas reacciones bioqumicas de importancia crucial se produzcan en condiciones fisiologas a velocidades tiles. (Mathews C., Van Holde K.E., Ahern A.G.,2002). Un catalizador es una sustancia que aumenta la rapidez o velocidad de una reaccin qumica, sin verse alterada ella misma en el proceso global. La mayor parte de los catalizadores biolgicos son protenas que denominamos enzimas.

La sustancia sobre la que acta una enzima se denomina sustrato de esa enzima (Mathews C., Van Holde K.E., Ahern A.G.,2002).

Cuando se une el sustrato S en el lugar activo de una enzima E, se forma un complejo intermediario(ES). Durante el estado de transicin, el sustrato se convierte en producto. Tras un breve espacio de tiempo, el producto se disocia de la enzima este proceso se denota como: E+S K1/K2 ES---K3 E+P Velocidad=(P/(t = k3(ES).

Para que sea de utilidad , la velocidad de una reaccin debe definirse en trminos de S y E. La velocidad de formacin de ES es igual a K1[E][S] , mientras que la velocidad de disociacin de ES es igual a [K2+k3] [ES]. La suposicin del estado estacionario iguala estas dos velocidades. [ES]= [E] [S] / (K2+K3)/KI Michaelis y Menten introdujeron una nueva constante Km la cual es igual a k2+k3 entre k1. V= Vmax[S] / [S] +Km Kcat= Vmax/ [Et] Vmax= Kcat [Et].

Y sustituyendo esta ultima en la ecuacin de Michaelis tenemos que la velocidad de una reaccin es igual a: V= Kcat[Et][S] / kmt[S] (Bohinski, C.R. 1991).

Por ultimo para dar introduccin al proceso que llevaremos acabo en el cual pondremos por una parte en el catalasmetro hgado y le agregaremos en

cantidades proporcionales Perxido de Hidrogeno , en el cual si en el hgado se encuentra presente la enzima conocida como catalasa (la cual es una perooxidasa) ocurrir la siguiente reaccin:

2H2O2(+accin

de

la

catalasa)

2

H2O

+

O2

se observar por lo tanto una reaccin irreversible , la formacin de pequeas burbujas de gas que se forman por el desprendimiento del Oxgeno generado en la reaccin catalizada por la enzima mencionada anteriormente. (Mathews C., Van Holde K.E., Ahern A.G.,2002).

Objetivo: Disear y elaborar un catalasmetro creado con material reciclado el cual deber tener las condiciones necesarias para poder hacer las mediciones del volumen desplazado por el oxigeno que se liberar en la reaccin que se desea llevar a cabo. Medir, por medio del catalasimetro, la tasa de reaccin y el Oxigeno que se liberara durante la reaccin realizada por el hgado y el agua oxigenada.

Metodologa Para hacer este experimento se requirieron de diversos materiales y dispositivos, el dispositivo ms importante es el catalasmetro (Imagen1) hecho con materiales reciclables. Un catalasmetro es un dispositivo que nos permite medir el oxgeno que se libera en la reaccin enzimtica de la catalasa, el medio que se emple fue medirlo a travs del volumen de agua que desplaza en un recipiente. Como se pidi que el dispositivo estuviera hecho de material reciclable, se usaron

elementos que ya no servan y que se pudieran reutilizar; el ms importante de estos fue un tupper hermtico que ya no serva puesto tambin se que estaba

perforado,

emplearon

mangueras, una jeringa de 20ml y un recipiente que se gradu con ayuda de una probeta. Al armar el dispositivo se consideraron varios aspectos pero el ms importante fue que el dispositivo fuera un sistema hermtico, tambin se hicieron varias pruebas para

comprobar la eficacia del mismo. Imagen1: Muestra el catalasmetro elaborado por el equipo

Una vez que se obtuvo el catalasmetro se procedi con el experimento en el cual se emple hgado de pollo previamente triturado (ya que as la reaccin es ms eficaz) y perxido de hidrgeno (agua oxigenada). Una vez que se obtuvieron estos materiales se comenz con el experimento en el cual se colocaron 4 gr. de hgado de pollo dentro del tupper, se cerr el recipiente hermtico, se prepararon 10 ml de agua oxigenada dentro de la jeringa, se llen el recipiente graduado con agua y se coloc boca abajo dentro de una bandeja con agua. Una vez realizado todo esto se incorpor el agua oxigenada al hgado y de inmediato se inici la reaccin, un factor importante dentro de este experimento es el cronometrar ya que as se puede apreciar cunta agua se desplaza en un tiempo determinado y se puede graficar. Finalmente se repiti el experimento 3 veces ms y se obtuvieron los datos de tiempo y volumen desplazado. Con esto se tienen 4 mediciones las cuales deben arrojar un resultado muy similar, cabe mencionar que todo este experimento fue grabado con ayuda de un telfono celular.

Resultados

En la tabla 1 se muestran los datos obtenidos en la reaccin qumica producida al poner 2g de hgado de pollo con 10 ml de H2O2 Tabla 1:tiempo(s) 2 4 6 8 10 12 14 16 volumen (ml) 4 8 11 15 17 21 26 30 Volmenes tericos 3.83 7.4523 11.0713 14.6903 18.3093 21.9283 25.5473 29.1663

Mediante una regresin lineal de los datos obtenidos. (grafica 1) Se obtuvo:

y = 1.8095x + 0.2143 R = 0.993 Donde: m = 1.8095 ml /s b = 0.2143 Con estos resultados y sustituyendo en la formula anterior, x con el tiempo que se cuantifico para la reaccin se obtuvieron los volmenes tericos.

Grfica 1:35 30 25 volumen (ml) 20 15 10 5 0 0 5 10 tiempo (S) 15 20

Llevando a cabo el mismo procedimiento que en la (grafica 1 ) y en la( tabla 1) se obtuvieron los datos de las 3 reacciones restantes: Tabla 2:

tiempo(s) 2 4

volumen (ml) 4 7 12

Volmenes tericos 4.0001 7.6073 11.2145 14.8217 18.4289 22.0361 25.6433 29.2505

6 16 8 18 10 22 12 26 14 30 16

y = 1.8036x + 0.3929 R = 0.9867 Donde: m= 1.8036 ml /s b= 0.2143 Grfica 2:35 30 25 Volumen (ml) 20 15 10 5 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

tiempo (s)

Tabla 3:tiempo(s) 2 4 6 8 10 12 14 16 volumen (ml) 5 9 13 16 20 25 30 34 Volmenes tericos 4.4999 8.6427 12.7855 16.9283 21.0711 25.2139 29.3567 33.4995

y = 2.0714x + 0.3571 R = 0.9957 Donde: m= 2.0714 ml/s b= 0.3571 Grfica 3:40 35 30 volumen (ml) 25 20 15 10 5 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

tiempo (s)

Tabla 4:tiempo(s) 2 volumen (ml) 4 7 4 12 6 16 8 10 12 14 16 19 23 26 29 15.1783 18.8211 22.4639 26.1067 29.7495 11.5355 Volmenes tericos 4.2499 7.8927

y = 1.8214x + 0.6071 R = 0.9953 Donde: m= 1.8214 ml /s b=0.6071 Grfica 4:35 30 25 volumen (ml) 20 15 10 5 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

tiempo (s)

En la Tabla 5 se hace un promedio de las 4 pendientes (velocidades de reaccin) anteriores se obtuvo la velocidad de reaccin parcial de esta reaccin qumica enzima-sustrato Tabla 5. Velocidades de reaccin y velocidad promedio Velocidad de reaccin (m) Reaccin 1 Reaccin 2 Reaccin 3 Reaccin 4 Promedio de velocidad 1.8595 1.8036 2.0714 1.8214 1.888975 Coeficiente de correlacin mltiple ( R) .993 .9867 .9957 .9953

Discusin Como se puede observar, de acuerdo a los datos obtenidos de las 4 reacciones realizadas, la velocidad de reaccin es muy similar en cada una de ellas, lo cual nos confirma que nuestro dispositivo funcion correctamente y que la reaccin fue continua como se supone debe ser en presencia de una enzima como la catalasa, ya que el volumen desplazado era regular de acuerdo al tiempo. La razn mas probable por la cual los resultados de la velocidad de reaccin pudieron haber tenido esa pequea variacin (que fue de menos de 0.3) pudo haber sido el error humano al medir las cantidades de oxigeno desplazada ya que era difcil marcar el lugar preciso en el tiempo que se deba marcar al ser desplazado el volumen de agua, pero aun as los resultados fueron bastante precisos y demostraron que el dispositivo era hermtico y fusiona bastante bien para lo que fue diseado, medir el volumen de oxigeno desplazado por la reaccin de la catalaza.(Mathews C., Van Holde K.E., Ahern A.G.,2002).

Otra razn pudo haber sido alguna falla en el dispositivo (catalasimetro) al transportarse el oxigeno a travs de las mangueras haberse tardado algunas milsimas mas por los pliegues que a veces se presentaban, aunque se trato de minimizar esta situacin lo mas posible y no se dejaron lo menos posible de curvas en la manguera por donde pasaba el oxigeno.

Tambin pudimos ver que no hizo falta energa de activacin, ya que como menciona (Mathews C., Van Holde K.E., Ahern A.G.,2002), la enzima que acta como catalizador hace que la reaccin no necesite la energa de activacin y pueda comenzar de manera inmediata con un mximo de eficiencia y un gasto mnimo de energa.

Conclusiones:

La prctica de la prueba de la catalasa hecha con el dispositivo que revisamos y comprobamos en clase y se relaciona con lo visto en la unidad 2 de nombre Metabolismo y el tema de reacciones qumicas ya que lo que se presenci es una reaccin qumica que se lleva a cabo gracias a un catalizador. Podemos concluir que este tipo de reaccin es de desplazamiento, son irreversibles ya que el producto (O2) se libera en forma de gas, tambin podemos relacionarlo con la ley de la conservacin de la energa porque solamente cambi de forma liberando energa en forma de calor, libera oxgeno y forma agua; al igual tenemos como fundamento la energa de activacin ya que es la cantidad mnima de energa cintica requerida para que en un sistema de partculas tengan lugar reacciones qumicas y se pude disminuir drsticamente con una enzima, y as fue, la energa de activacin fue prcticamente innecesaria ya que la enzima llevo a cabo la reaccin, y si ocupbamos ms sustrato del que se emple la reaccin se efectuara ms rpidamente. Es una reaccin exergnica ya que se liber ms energa de la que se absorbi y para estas se requieren suministros de energa para iniciarse. Pudimos medir la

tasa de reaccin dependiendo de cmo bajaba el agua de nuestro dispositivo y tomando el tiempo cada 2 seg., es importante mencionar que la temperatura, la presin y la concentracin de los reactivos fueron iguales para que no se alteraran nuestros resultados. Despus de cierto tiempo la reaccin efectuada llego a un equilibrio qumico ya que en determinado momento dej de descender el agua.

Bibliografa: Bohinski, C.R. 1991. Bioqumica. A-W. Iberoamericana. E.U.A. p.p. 174-222. Mathews C., Van Holde K.E., Ahern A.G. 2002, Bioqumica. Pearson, tercera edicin, Madrid , p.p 400-427

Autoevaluacion Ballesteros Ricardo Aporte de material Participacin en practica Elaboracin de reporte Cooperacin y trabajo en equipo Cedillo Juan Cerecedo Mario Lpez Evelyn Prez Janis Ramrez Emily

10 10

10 10

10 10

10 10

10 10

10 10

10

10

10

10

10

10

10

10

10

10

10

10