PRUEBAS PARA LA DETERMINACION DE LA VELOCIDAD ENZIMATICA DE LA CATALASA

RESUMEN/ABSTRACT

En el proyecto en cuestión, se buscó la determinación de la velocidad de reacción de la enzima catalasa, antes que todo, se realizó una extensa investigación previa sobre aspectos teóricos concretos de la catalasa y de las enzimas en general, posteriormente se procedió a montar, con elementos caseros, un dispositivo que fuera capaz de medir la cantidad de oxigeno producida al poner en contacto una solución de agua oxigenada con hígado de pollo, parte del dispositivo estaba sumergido en agua, y todo actuaba bajo la premisa de que, por la diferencia de densidades el oxígeno tendería a subir en relación al agua, por lo que, empleando una probeta, para fines practicas se midió como oxigeno la cantidad de agua desplazada por efecto de este.

Se realizaron un total de tres pruebas con diferentes cantidades y proporciones de enzima-sustrato (1:1, 1:2, 1:4), como enzima se tomó la encontrada en el hígado de pollo, y en cuanto a sustrato se tomó el agua oxigenada ordinaria que se halla en la mayoría de las farmacias del país, los valores se dieron en gramos en cuanto a la enzima, y mililitros en cuanto al sustrato, cada experimento centro con dos repeticiones, las pruebas duraron un periodo de cuatro minutos en todos los casos, por lo que se analizaron un total de nueve grupos de valores de la enzima, con estos valores experimentales establecidos, se procedió a hacer un análisis estadístico de los resultados obtenidos, adicionalmente se empleó, mediante el programa ofimático Microsoft Excel un ajuste de curvas utilizando el método de mínimos cuadrados, con el fin de poder obtener un valor de la pendiente como principal referente de la velocidad de reacción.

INTRODUCCION

Las enzimas son catalizadores biológicos, es decir, moléculas que aceleran la velocidad a la que ocurren las reacciones exergonicas, por lo que, debe entenderse que para que una enzima pueda funcionar, la reacción debe ser espontanea, debe ocurrir naturalmente, favorecida desde el punto de vista termodinámico, el catalizador solo se encargara de que dicha reacción tenga una velocidad aceptable para el organismo, otra característica es que a diferencia de otras moléculas que pueden acelerar reacciones, en ningún caso la enzima será consumida por la reacción, si no que una misma enzima se reutiliza un número ilimitado de veces.

Desde el punto de vista bioquímico, las enzimas pertenecen al grupo de las proteínas, por lo que están compuestas por cadenas polipeptidicas que a su vez se encuentran

formadas por aminoácidos. Dichas proteínas, como la mayoría, están determinadas en cuanto a función por su estructura.

La forma de trabajar de las enzimas es a través de la acción en un sustrato, dichos sustratos se unirán a una parte de la proteína enzimática, una vez acoplada, la enzima se encargara de acelerar la reacción hasta que solo queden productos, dichos productos serán liberados al medio, dejando a la enzima libre para volver a catalizar la misma reacción con otro sustrato.

Al lugar en que el sustrato se une a la enzima se le denomina sitio activo, la conformación del sitio activo depende fuertemente de las estructuras de la proteína, es imposible entonces ver de maneras aisladas la forma y la función. Una vez que el sustrato entra al sitio activo, se mantendrán juntos mediante interacciones débiles, por puentes de hidrogeno en la mayoría de los casos. El sitio activo está constituido por las cadenas laterales o grupos R de los aminoácidos que componen a la enzima.

El sitio activo también tiene la particularidad de no ser totalmente rígido, si no que una vez que el sustrato se une a este, comenzara a cambiar de conformación para lograr un máximo acoplamiento al sustrato, una vez que este se haya retirado en forma de producto, el sitio activo recuperara su conformación original, y repetirá el mismo proceso (Figura 1).

Figura 1 Descripción del ciclo catalítico de una enzima

Las enzimas en general se tratan de una reliquia biológica, y en promedio, pueden llegar a convertir 1000 moléculas de sustrato en producto en un segundo.

Existen además, además de los factores de composición de las enzimas, que afectan el rendimiento y las capacidades de estas, principalmente los ambientales referidos como el pH y la Temperatura. En general se puede considerar que con un incremento de la temperatura la enzima trabajara mejor, debido a que los sustratos colisionarían con mayor velocidad en el sitio activo, mas sin embargo, la estructura terciara de las proteínas (referida a la interacción entre cadenas laterales o R de los aminoácidos que la componen) más sin embargo, aumentado cierto valor de temperatura la actividad enzimática se detendrá totalmente, debido a que justamente estas interacciones de la cadena terciaria se detendrán, lo que causara una desnaturalización de la enzima, el rango de temperatura de las enzimas varia fuertemente, siendo la de los humanos un rango de 35 a 40 °C y como contraste, en algunas bacterias que habitan en manantiales encuentran su punto óptimo a temperaturas de 70°C .

En el caso del pH, tenemos que el espectro mas común en el que las enzimas trabajan óptimamente va del 6 al 8, aunque igual como en el caso de la temperatura, hay sus excepciones, a pH muy acido las proteínas también terminaran por desnaturalizarse.

Obviamente todas estas características no son mas que una prueba del gran nivel de especificidad que tienen las enzimas, no solo a nivel de sustrato, si no que también a nivel ambiental.

Comprendidos los elementos fundamentales de las enzimas, se procederá a hablar ahora sobre la Catalasa, que es la enzima que se trabajo y desarrollo durante este proyecto.

La Catalasa es una enzima que se encarga de escindir el Peróxido de Hidrogeno en agua y oxigeno (Figura 2), esto es de suma importancia para los seres vivos, debido a que estos acumulan cantidades de peróxido naturalmente, mas sin embargo este compuesto en abundancia es dañino, la falta eficiente de la acción de la catalasa puede tener resultados negativos para el organismo

2 H2O2 → 2 H2O + O2

La catalasa se encuentra en la mayoría de los tejidos de los seres vivos, tanto humanos pues animales, puesto que el peróxido es generado en todo el organismo, además, dados numerosos estudios, se entiende a la catalasa como una de las enzimas con mayor velocidad de reacción existente.

Además de sus propiedades casi esenciales para la vida, la catalasa ha jugado un papel determinante en muchas industrias modernas:

Figura 2 Reacción química de la catalasa

Microbiología: Existe una prueba en la cual se clasifica a los organismos en función a si hay presencia o no de catalasa en sus organismos

Alimentaria: La catalasa durante el proceso industrial es utilizada para la remoción del peróxido de hidrogeno de la leche y del queso. También suele ser parte de los conservadores, dado que también evita que la comida se oxide

Textil: Remueve el peróxido de hidrogeno de la fabricas, para comprobarse que el material este libre de este.

Limpieza: Se suele utilizar como limpiador de lentes y gafas, además de en los lentes de contacto

Estética: La catalasa es usada en múltiples tratamientos de la piel, especialmente los relacionados con mascarillas de belleza

La catalasa, además, trabaja óptimamente en un pH neutro y en valores de temperatura depende fuertemente del organismo, en el caso de los humanos y la mayoría de los mamíferos la catalasa actúa en un rango de temperatura de aproximadamente 37°C