Informe Cientifico Actividad Enzimatica

biología celular - CCB1103 actividad enzimática 2



Informe científico
Actividad Enzimática




















Integrantes:
Bárbara Freire
Rodrigo Leviman
Angelica Melillan
Emma Monsalve
Fabiana Sepúlveda
Daniela Valdebenito

Laboratorio de Biología Celular
Profesor Elias Vilches Molina.
Resumen


Las enzimas son proteínas globulares que actúan como catalizadores biológicos, es decir, incrementan la velocidad de una reacción bioquímica. No se consumen durante la misma y, en general, presentan un alto grado de especificidad: cada enzima cataliza un único tipo de reacción química, o en el caso de ciertas enzimas, reacciones muy semejantes.
La mayoría de las reacciones en organismos vivos no ocurrirían a velocidad apreciable sin catálisis. Las enzimas incrementan la velocidad de las reacciones bioquímicas entre 108 y 1020 veces, comparado con la velocidad a la que ocurriría la reacción espontáneamente.
En una reacción catalizada enzimáticamente, la enzima se combina temporalmente con el reactivo o el sustrato (S), formando un complejo enzima-sustrato (E—S). Entonces, a medida que la reacción avanza, el producto (P) se libera y la enzima (E) vuelve a su estado original:
E + S _ ES _ E + P

Abstract
Enzymes are globular proteins that act as biological catalysts, ie, increase the rate of a biochemical reaction. Is not consumed during the same and, in general, have a high degree of specificity: Each enzyme catalyzes a single type of chemical reaction, or in the case of certain enzymes, very similar reactions.
Most of the reactions in living organisms would not occur at an appreciable speed without catalysis. Enzymes increase the rate of biochemical reactions between 108 and 1020 times, compared with the rate at which the reaction would occur spontaneously.
In an enzymatically catalyzed reaction, the enzyme is temporarily combined with the reactant or the substrate (S), forming an enzyme-substrate (E-S) complex. Then, as the reaction proceeds, the product (P) is released and the enzyme (E) returns to the original state:

E + S _ ES _ E + P


Palabras claves:



Catalizador: Sustancia que aumenta la rapidez o velocidad de una reacción química, sin verse alterada ella misma en el proceso global
Sustrato: Sustancia sobre la cual actúa la enzima.
Sitio Activo: zona de la enzima a al cual se une el sustrato, para que la reacción se produzca.
Coenzimas: pequeñas moléculas orgánicas no proteicas que transportan grupos químicos entre enzimas.






















Introducción

El término de "cinética enzimática" implica el estudio de la velocidad de una reacción catalizada por una enzima y los efectos que pueden tener algunos factores (como los inhibidores). Uno de los principales estudios que se realizan en una enzima es medir el efecto en la velocidad de la reacción cuando se modifican las concentraciones del sustrato y se mantienen constantes la concentración de enzima, el pH, la fuerza iónica del medio, la temperatura, etc.

Se evalúa la influencia de estos factores en la reacción catalizada por enzimas con la finalidad de determinar los intermediarios en una reacción y el papel que juegan en la reacción enzimática, es decir, para predecir mecanismos de reacción.
En tanto, también es usual medir la actividad enzimática con diferentes sustratos para entender su especificidad o bien, medir la actividad de la enzima de diferentes tejidos u organismos para entender cómo las diferencias en actividad están relacionadas con la función y/o la fisiología del organismo del que proceden.























Objetivos

Conocer la definición de Catalizador
Identificar los modelos de acción enzimática
Identificar la importancia de las enzimas como catalizadores.
Demostrar por medio de un experimento




























Marco Teórico
Todas las células, incluyendo microorganismos y organismos superiores, producen enzimas. Su acción está estrechamente ligada con las reacciones metabólicas, y la mayoría de las transformaciones químicas requeridas para mantener activas a las células tardarían mucho tiempo en efectuarse o simplemente no procederían si no estuvieran presentes las enzimas
La enzima es, generalmente, más grande que el sustrato y la combinación de la enzima y el sustrato depende, normalmente, de fuerzas débiles, tales como puentes de hidrógeno, fuerzas de van derWaals e interacciones hidrófobicas para unir la enzima con el sustrato. La pequeña parte de la enzima a la que se une el sustrato se conoce como el sitio activo de la enzima.
En forma general, cada molécula de enzima es capaz de transformar, en cada segundo, de 100 a 1000 moléculas de sustrato en producto. El número de estas moléculas transformadas en producto por molécula de enzima en cada segundo, se conoce como número de recambio.
Algunas enzimas se asocian con estructuras de carácter no proteico, denominadas cofactores, que son necesarias para su funcionamiento. Entre ellos encontramos iones metálicos como el Zn2+ o el Fe2+, y también moléculas orgánicas que se denominan coenzimas.















Modelo de la acción de las enzimas

La forma en que se une la enzima con el sustrato para catalizar las distintas reacciones ha sido explicada por distintos modelos. Entre ellos mencionaremos los dos siguientes:

El modelo de la "llave-cerradura": La alta especificidad de las enzimas condujo a Emil Fisher en 1894 a deducir que ambas moléculas (enzima y sustrato) se complementan geométricamente, y sus formas moleculares encajan, exactamente, una con otra. Esto se conoce, comúnmente, como el modelo de " llave-cerradura", en el que la enzima es una especie de cerradura y el sustrato una llave que encaja de forma perfecta en la cerradura. Sin embargo, si bien este modelo explica la especificidad de las enzimas (una enzima para cada sustrato y para cada reacción en condiciones definidas de temperatura, fuerza iónica y pH), falla al explicar la estabilización del estado de transición (E-S) que las enzimas logran.










El modelo del encaje inducido: En 1958 Daniel Koshland sugiere una modificación al modelo de la llave-cerradura. Postula que las enzimas son estructuras bastante flexibles y, entonces, el sitio activo puede ser reformado por la interacción con el sustrato. Como resultado de esto, la estructura proteica que compone el sitio activo puede ser modificada en su estructura espacial, para lograr posiciones precisas que permitan a la enzima encajar en el sitio activo y llevar a cabo su función catalítica.




























Materiales y métodos:
MATERIALES Y PROCEDIMIENTO
EXPERIMENTO ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

Materiales:
De laboratorio
Mechero, rejilla y trípode
Pinzas anatómicas
Tubos de ensayo
Pipetas graduadas
Agua destilada
Gradillas
Pinzas de madera
Biológico
Hígado fresco
Trozos de papas
Soluciones
NaCl 0,25%
Almidón 0,3%
Reactivos
Buffer fosfato pH 7,0
Peróxido de hidrogeno de 100 vol.









PROCEDIMIENTO
Actividad 1: Presencia de enzimas en tejidos vivos
Se procede a cortar 3 trozos de hígado y de papa de igual tamaño. Luego se enumeran 6 tubos de ensayo.
Tubo 1: se colocó un trozo de hígado fresco en el tubo de ensayo
Tubo 2: Se macero uno de los trozos de hígado, y se colocó en el tubo de ensayo.
Tubo 3: Se colocó el ultimo trozo de hígado, sin macerar, en el tubo de ensayo. Se agregó 5 ml de agua destilada y se sometió a ebullición por 10 minutos. Pasado los 10 minutos se tomó este tubo y se desechó el líquido que contenía, y se dejó enfriar el resto del contenido.
Posteriormente se le agrego 1,5 ml de peróxido de hidrogeno a los 3 tubos a la vez, para poder observar de mejor forma la reacción de cada uno de ellos.


Luego se realizó el mismo procedimiento con los trozos de papa, quedando en el:
Tubo 4: papa cruda
Tubo 5: papa cruda molida
Tubo 6: Papa cocida
Y finalmente a cada uno de los tubos se les agrego 1,5 ml de peróxido de hidrogeno. Y se observó la reacción.














Actividad 2: Efecto de la temperatura sobre la actividad biocatalítica de una enzima
Se obtuvo enzima amilasa salival, habiéndose enjuagado previamente la boca con agua destilada. Se preparó una dilución de saliva 1:20 y como sustrato se utilizó una suspensión de almidón al 0,3% en NaCl 0.25%.
Se prepararon 6 tubos con:
Tubo 1: 1 ml de enzima + 0,5 ml de buffer fosfato pH 7.0
Tubo 2: Sustrato
Tubo 3: 1 ml de enzima + 0,5 ml de buffer fosfato pH 7.0
Tubo 4: Sustrato
Tubo 5: 1 ml de enzima + 0,5 ml de buffer fosfato pH 7.0
Tubo 6: Sustrato
Luego, coloque los tubos: 1 y 2 a 0ºC (en hielo)
3 y 4 a 37ºC (baño maría)
5 y 6 a 100ºC (baño maría)

Ambientar los tubos por 5 minutos, vacíe el contenido de los tubos 1, 3 y 5 sobre aquel de los tubos 2, 4 y 6 respectivamente. Retorne inmediatamente los tubos a sus respectivos ambientes, y déjelos en incubación por 20 minutos.
Una vez cumplido el tiempo de incubación, a los tubos 2, 4 y 6 agregue una gota de lugol.











Discusión
Realizar procedimientos como lo son los descritos anteriormente, es una excelente manera de observar y comprobar la actividad realizada por las enzimas, en este caso su actuar como catalizador. Dentro del laboratorio se permite a los estudiantes observar y comprobar como es el funcionamiento de la enzima a partir de procedimientos fáciles, de corta duración y con materiales ya conocidos, lo cual es bueno para todos dado que es muy importante comprender el funcionamiento y las reacciones que ocurren en los diferentes organismos.
Con respecto a los procedimientos, es importante destacar que en la actividad dos se utilizaron diluciones de saliva por lo cual se debe mencionar que las características y concentraciones pueden variar dado que no es igual en una persona con respecto a otra.
En el procedimiento se expuso la enzima al hielo a 0° C en donde era de esperarse que esta redujera su actividad, dado que no se desnaturaliza por lo cual no pierde su función catalizadora. Sin embargo es importante mencionar que esta recupera completamente su función al ser expuesta a una temperatura óptima, como lo fue el caso de la enzima expuesta a un baño maría a 37°C, en donde no hubo mayores cambios en cuanto a función o acción. Por otro lado en la exposición de la enzima a baño maría a 100°C era de esperarse que el lugol interactuara con la enzima dado que la presencia de calor hace que esta se desnaturalice perdiendo así sus características y también sus funciones, lo cual fue comprobado al observar como el lugol de cierta forma tiñó la enzima casi de forma inmediata. Todo esto puso en manifiesto una de las características de las enzimas que es, su actuar entre límites de temperatura dado que las bajas van a inhibir su acción y temperaturas muy altas paralizan su acción.
Por otra parte con respecto a la actividad del hígado y la papa lo que se esperaba era demostrar la presencia de enzimas. Lo cual se pretendía detectando la catalasa presente la cual rompe puentes de hidrogeno. La presencia de burbujas en la papa debía indicar la presencia de enzimas. Sin embargo a altas temperaturas y con la presencia de peróxido de hidrogeno no hay burbujas. En lo observado esto no fue comprobado dado que la proteína fue desnaturalizada.












Conclusión
Como resultado del análisis en cuanto a los resultados de los experimentos realizados en el laboratorio, se pueden extraer las siguientes conclusiones:

La temperatura es un factor determinante en las reacciones enzimáticas porque acelera o retarda la acción de las enzimas, lo que se evidencia con la producción de burbujas.
Para que la catalasa funcione correctamente debe tener un ph neutro y temperatura ambiente.