Introducción

Que son las enzimas? 

Son sustancias orgánicas de naturaleza proteica, elaboradas por las células que tienen como función acelerar o provocar las reacciones químicas que se efectúan en los seres vivos. Las enzimas son de acción específica ya que actúan exclusivamente catalizando un tipo de reacción química. 

Acción catalítica 

Gracias a las enzimas, las células pueden efectuar sus reacciones a bajas presiones, a temperaturas moderadas, a cambios en la alcanidad o acidez (variaciones en el pH.). El substrato es la sustancia sobre la cual la enzima reacciona. 

¿Cómo actúan las enzimas en las reacciones químicas? 

Las enzimas actúan acelerando la velocidad de una reacción o bien haciendo posible una determinada reacción. Para realizar su acción la enzima se une al substrato, por absorción, encajando la superficie de una en la otra de una forma tal, que se podía comparar con una llave de una cerradura. Esta combinación origina un complejo reversible enzima - substrato intermedio, que luego se descompone para liberar los productos de una reacción y la enzima que es capaz de unirse a otra molécula del mismo substrato para así comenzar de nuevo la acción. 

¿Como es la especificidad de acción enzimática? 

Cada tipo de enzima cataliza un tipo específico de reacción química. Por ello, se necesitan centenares de tipos de enzimas diferentes en el metabolismo de cualquier clase de células. Es decir las enzimas presentan un alto grado de especificidad, ya que cada una de ellas actúa exclusivamente en una determinada reacción y sobre un determinado substrato. La ureasa por ejemplo solo actúa sobre la urea. Las hidrogenasas alcohólicas actúan sobre los alcoholes. 

-Factores que afectan a la actividad enzimática

La temperatura: es importante porque cambia la actividad enzima por dos razones:

o Si se aplica calor: al calentarse las moléculas adquieren mayor energía térmica, presenta mayor energía cinética (mayor velocidad), si aumenta la velocidad del sustrato y el enzima, facilita el encuentro de los dos (el calor

puede ser en un principio beneficioso ya que aumenta la velocidad y facilita el encuentro), pero si se aplica demasiada calor puede provocar la desnaturalización de la proteína (decae la actividad catalítica), desnaturalización de la enzima.

o Pero si disminuye la temperatura, disminuye la velocidad, la energía cinética, no se van a encontrar con tanta velocidad, su posterior unión y su posterior formación. Si se disminuye tanto la temperatura, puede ocurrir la desnaturalización de la proteína de la enzima.

Se desnaturaliza antes si se aplica demasiada temperatura que si se disminuye demasiado la temperatura. Todos los enzimas van a tener una temperatura optima, para que la actividad de los enzimas sea perfecta, trabajan mejor que nunca (la de los seres humanos es la de 36.5º)

El pH: las enzimas tiene que trabajar en unas concentraciones de pH concreta (como proteínas que son) si se salen de esas condiciones de pH se pone la enzima en condiciones desfavorables y se puede producir la desnaturalización del enzima. Es malo tanto el pH básico como el pH ácido. Nuestros enzimas tienen un pH óptimo de trabajo, sobre pH 7.

En esta práctica se realizaran experimentos con un catalizador inorgánico (MnO2) y otro orgánico (peroxidasa) esta última se encuentra tanto en tejidos vegetales como animales y actúa sobre el peróxido de hidrogeno o agua oxigenada (H2O2), este peróxido es un producto de la actividad celular que al acumularse en exceso intoxica la celula por lo cual debe ser degradado por una enzima especifica.

Objetivos

1-Observe el efecto de la enzima peroxidasa, que se halla presente en tejidos animales y vegetales, sobre el agua oxigenada.

2-compare la acción de la peroxidasa (catalizador orgánico) y del bióxido de magnesio (catalizador inorgánico) sobre un miso sustrato (agua oxigenada).

3-compruebe el efecto de la variación de la temperatura en la actividad enzimática.

Materiales y reactivos

-tubos de ensayo de 17 x 150 milímetros

-gradillas

-pinzas de madera

-morteros

-Agua oxigenada

-hígado fresco

-papas

Procedimiento:

N°1

accion de un catalizador inorganico sobre el agua oxigenada

introducir en 3 tubos de ensayo una pequeña cantidad de bioxido de magnesio en cada uno

tubo de ensayo 1

agregar dos mililitros de agua oxigenada y observe la reaccion

tubo de ensayo 2

ponga el tubo de ensayo en un baño maria durante 10

minutos, luego introduzca 2 mililitros de agua oxigenada y

observe la reaccion

tubo de ensayo 3

ponga el tubo de ensayo con hielo durante 10 minutos,

luego agregue 2 mililitros de agua oxigenada y observe la

reaccion

N°2

accion de un catalizador de origen animal sobre el agau oxigenada

tubo de ensayo 1

introduzca un pedazo de higado y luego 2 mililitro de

agua oxigenada, observe la reaccion

tubo de ensayo 2

introduzca un pedazo de higado, pongalo en el

baño maria durante 10 minutos, luego agreguele

2 mililitros de agua oxigenada,observe la

reaccion

tubo de ensayo 3

introduzca un pedazo de higado, pongalo en

enfriamiento durante 10 minutos , luego agregue 2

mililitros de agua oxigenada, oberseve la

reaccion.

tubo de ensayo 4

someta al proceso de macerado un pedazo de higado, agregue 2

mililitros de agua oxigenada, observe la

reaccion

N°3

NOTA: los tubos de ensayo que se sometieron al baño maría serán reutilizados para observar que sucede cuando se aumenta y disminuye la temperatura.

Resultados

procedimiento Tubo 1 Tubo 2 Tubo 3 Tubo 41 Reacciona

(burbujeo)Reacciono con muchas más intensidad (burbujeo)

Reacciono con muchas más intensidad (burbujeo)

X

2 Reacciona (burbujeo)

No reacciona Reacciona de forma mucho

más lenta

Reacciona con mucha más intensidad

3 Reacciona (burbujeo)

No reacciona Reacciona de forma mucho

más lenta

Reacciona con mucha más intensidad

NOTA: En todas las reacciones presentes hubo desprendimiento de calor.

accion de un catalizador de origen vegetal sobre el agua oxigenada

tubo de ensayo 1

introduzca un pedazo de papa y

luego 2 mililitro de agua oxigenada,

observe la reaccion

tubo de ensayo 2

introduzca un pedazo de papa, pongalo en el

baño maria durante 10 minutos, luego

agreguele 2 mililitros de agua oxigenada,observe

la reaccion

tubo de ensayo 3

introduzca un pedazo de papa, pongalo en

enfriamiento durante 10 minutos , luego

agregue 2 mililitros de agua oxigenada,

oberseve la reaccion.

tubo de ensayo 4

someta al proceso de macerado un pedazo de papa,

agregue 2 mililitros de agua oxigenada, observe la reaccion

Análisis de resultados

Las enzimas poseen ciertas condiciones para actuar tales como la temperatura, el pH, el tamaño del sustrato y la información genética, a lo largo de la practica observamos que a mayor o menor temperatura menos actividad enzimática, ya que cuando las enzimas pasan de 37°C que es su temperatura optima se destruyen o desnaturalizan, y cuando bajan, no se destruyen, pero las proteínas de las enzimas están muy rígidas y la reacción se vuelve lenta.Por tales razones obtenemos que cuando el hígado se encontraba a temperatura ambiente la reacción ocurrió rápido, y cuando se sometió a calor en el baño maría, la reacción no ocurrió porque la enzima se desnaturalizo, y cuando estuvo en el hielo la reacción se demoro para ocurrir; lo mismo sucedió en con la papa en la temperatura ambiente la reacción ocurrió al instante, cuando se calentó, no ocurrió y al enfriarla ocurrió lentamente; al ocurrir las reacciones se desprendió calor y H2O + O2, en forma de espuma. Las reacciones con catalizadores inorgánicos como el permanganato sucedieron de una manera diferente, ya que en todas las temperaturas (ambiente, calor, frio) reacciono, pero siempre volviendo a su estado inicial.

Se obtuvieron observaciones tales como: cuando se macera, las reacciones ocurren rápidamente ya que se encuentra el sustrato más rápido; la enzima catalasa es más eficiente, el hígado posee dos enzimas; el catalizador inorgánico no se desnaturaliza, por lo cual en el calor reacciona más rápido.

Conclusiones

1-se pudo observar con claridad el efecto de la enzima peroxidasa sobre el agua oxigenada, ya que se vio una reacción en forma de burbujeo.

2-se pudo comparar la acción que ejerce la peroxidasa de las sustancias orgánicas e inorgánicas sobre un mismo sustrato (H2O2)

3-La temperatura como una variable en la actividad enzimática, afecta considerablemente la eficacia que puede tener la reacción entre la peroxidasa y el sustrato, aumentándola o disminuyéndola.

Preguntas

1. ¿En toda reacción enzimática hay liberación de energía? ExpliqueSe libera energía solo en reacciones que den lugar a productos fosforados. El ATP a veces se hidroliza directamente a ADP + fosfato, liberando energía para distintas actividades. Las enzimas que catalizan la hidrólisis de ATP se conocen como ATPasas.

2. Siempre que en una reacción enzimática se libera energía ¿es en forma de calor? ExpliqueComo parte de la energía liberada en la reacción degradativa, es transferida a la reacción

cinética en forma diferente al calor, los términos químicos normales exotérmico y endotérmico no pueden aplicarse a estas reacciones. En su lugar se emplean las palabras exergónico y endergónico para indicar que un proceso se acompaña por pérdida o ganancia, respectivamente, de energía libre, independientemente de la forma de energía en que se trate. Las reacciones exergónicas constituyen el catabolismo (degradación u oxidación de moléculas combustibles), en tanto que las reacciones sintéticas que forman sustancias se denominan anabolismo. El conjunto de procesos catabólicos y anabólicos constituye el metabolismo.

3. ¿Qué cambios pueden sufrir, con relación a la estructura química y al número inicial de moléculas, el sustrato y laenzima en una reacción?

* Cuando un reactante se une a un catalizador, una secuencia importante es que este aumenta la concentración del reactante en un área localizada de la solución, por arriba de su concentración en solución libre. Así ya no nos enfrentamos con una solución química homogénea, si no heterogénea. Reactante + catalizador complejo catalizador-reactante

* A raíz de la presencia de enzimas, las células son capaces de desarrollar reacciones químicas a gran velocidad y a temperaturas comparativamente bajas. Por ejemplo: La combinación de dióxido de carbono con agua en el cuerpo humano es catalizada por una enzima, la anhidrasa carbónica. Esta es una de las enzimas más veloces que se conocen; cada molécula de enzima cataliza la producción de 6x10 a la 5 (600000) moléculas de ácido carbónico por segundo. La reacción catalizada es 10 a la 7 veces más rápida que la no catalizada.

4. Si usted hace reaccionar agua oxigenada con peróxidasa y espera hasta que termine la reacción, ¿Cómo comprobaría que la enzima conserva su poder catalítico?

Como la peroxidasa es un catalizador y estos siendo sustancias que disminuyen la energía de activación forman una asociación pasajera con las moléculas que reaccionan, por tanto, no sufren ninguna alteración y se pueden volver a utilizar rápidamente, en efecto, agregaríamos más agua oxigenada y esperaríamos a que la peroxidasa reaccione nuevamente.

5. ¿En cuálorganela celular se sintetizan las enzimas? 

Muchas de las enzimas se encuentran simplemente disueltas en el citoplasma de la célula. Es posible preparar un extracto acuoso  de hígado molido y encontrar en él todas las enzimas necesarias para transformar la glucosa en ácido láctico. Otras enzimas están

íntimamente unidas a otros sitios en la célula. Las enzimas respiratorias que catalizan el metabolismo del ácido láctico (y también las sustancias derivadas de ácidos aminados y ácidos grasos), hasta bióxido de carbono y agua, se encuentran unidas a la mitocondria; en realidad, es posible que las membranas mitocondriales estén formadas en gran parte por las mismas enzimas. Hay otras, que intervienen sobre todo en la síntesis de proteína; son parte integrante de partículas citoplasmáticas menores llamadas ribosomas.

6. ¿Las enzimas naturales actúan únicamente en el interior de las células? Explique por medio de varios ejemplos

La mayoría de las reacciones enzimáticas se producen en el interior de la célula ya que activan el metabolismo celular ya sea por vía anabólica (síntesis) o catabólica (degradación), sin embargo por exocitosis, las enzimas lisosómicas son liberadas hacia el exterior de la célula constituyendo una barrera de defensa extracelular para la célula. Ejemplos:* En el hígado se secretan enzimas lisosómicas a la bilis.* La secreción de enzimas y hormonas por células animales especializadas tiene lugar en el aparato de golgi,ya que los materiales destinados para la exocitosis son elaborados y empaquetados por este. 

7. ¿qué otro factores, además de los cambios en la temperatura y en el pH, influyen en la actividad de una enzima?

Acidez: las enzimas son, además, sensibles a los cambios de pH, ósea de acidez o alcalinidad del medio. La pepsina, enzima que digiere las proteínas, secretadas por la mucosa gástrica, tiene la notable particularidad de que solo actúa en medio muy ácido de pH=2. La tripsina, otra enzima proteolítica producida por el páncreas, es ejemplo de una enzima que interviene mejor en medio alcalino, de pH próximo a 8.5. La mayor parte de enzimas intracelulares que tienen óptimos pH cerca de la neutralidad, por lo que no actúa en medios ácidos ni alcalinos, los ácidos y bases enérgicos las inactiva irreversiblemente.La influencia neta del pH sobre la actividad enzimática puede preverse por el hecho de que las enzimas son proteínas. El número de cargas positivas y negativas asociadas por la molécula proteínica, y la topografía de la superficie molecular depende en parte, del pH. Probablemente, un gesto particular de la molécula enzimática con un númeroespecífico de cargas positivas y negativas, resulta activo como catalizador.Concentración de enzima, substrato y cofactor: Si el pH y la temperatura de un sistema enzimático se mantienen constantes, pero hay exceso de substrato, la intensidad de la reacción es directamente proporcional a la cantidad de enzimapresente. En consecuencia puede medirse la cantidad de una enzima determinada presente en un extracto tisular. Si se

mantienen constantes el PH, la temperatura y la concentración de enzima en un sistema la intensidad  inicial de reacción es proporcional a la cantidad de substrato, hasta un valor límite. Si el sistema enzimático requiere una coenzima o un ion activador especifico, la concentración de dicha sustancia en algunos casos será la que determine la intensidad global de la reacción. Venenos Enzimáticos. Algunas enzimas resultan muy sensibles a ciertos venenos (cianuro, acido yogo-acético, fluoruro, etc.). Resultan inactivadas a un frente a concentraciones bajas de estos venenos. La Citocromooxidasa, una de las enzimas del sistema de transporte de electrones, es especialmente sensible al cianuro; la persona que se envenena con cianuro muere porque se inhiben sus enzimas de citocromo.  

8. Desde el punto de vista enzimático ¿Qué diferencia hay entre la leche cruda y la pasteurizada?

La leche cruda contiene enzimas naturales como la lactasa que permite que el organismo humano pueda digerirla. Cuando sufre el proceso de pasteurización son eliminadas enzimas, entre ellas la lactasa lo que hace que para el organismo sea difícil digerir la leche y que se comience a presentar la intolerancia a la leche. 

9. ¿Cómo explicaría el hecho de que la ptialina de la saliva actúe sobre el almidón en la boca pero no en el estómago?La ptialina convierte el almidón en azucares simples que son los que van al estomago; aun que con ellos pueden llegar pocas cantidades de almidón que son desnaturalizados por el pH acido del estomago. Pero en general lo que llega al estomago son azucares simples.

10. Cite cinco enzimas con los sustratos respectivos sobre las cuales actúan y los productos que obtiene.* La ureasa actúa sobre la urea produciendo amoniaco y bióxido de carbono.* La maltasa actúa sobre la maltosa produciendo glucosa.* La sacarasa actúa sobre la sacarosa produciendo una molécula de glucosa y una de fructosa.* La amilasa actúa sobre el almidón produciendo maltosa.* La ptialina actúa sobre el almidón produciendo monosacáridos y disacáridos.

Anexos

A continuación se presentaran las imágenes relacionas con las reacciones que se evidenciaron al llevar a cabo cada procedimiento:

Procedimiento Nº1

Tubo1 Tubo 2 Tubo 3

Procedimiento Nº2

Tubo1 Tubo 2 Tubo 3

Procedimiento Nº3

Tubo 1 Tubo 2 Tubo 3 Tubo 4

Referencias bibliográficas

* Por qué biotecnología. La enzima catalasa y su acción en los alimentos [Internet].[Consultado 2011 sept. 5].Disponible:

http://www.porquebiotecnologia.com/adc/uploads/pdf/12Enzima_catalasa_en_alimentos.pdf* Por qué biotecnología. La enzima catalasa y su acción en los alimentos [Internet].[Consultado 2011 sept. 5].Disponible:http://www.porquebiotecnologia.com/adc/uploads/pdf/12Enzima_catalasa_en_alimentos.pdf* Universidad de Antioquia, Instituto de matemáticas. Acción de una enzima presente en tejidos animales y vegetales [Internet].[Consultado 2011 sept. 5] Disponible:http://matematicas.udea.edu.co/~actubiol/publicaciones_pdf/1981/10%20(38)/MSS%20PDF's%2010%20(38)/3%20Uribe,%20F%20et%20al.pdf