Práctica No2 catalasa

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    14-Jul-2015

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<p>Prctica No. 2 Ttulo: Calculo de velocidad de reaccin en la catalasa. Integrantes del equipo: Garca Castillo Miguel ngel Garduo Gonzlez Sharone Jimnez Segura Andrea Natali Loera Rubalcava Jeanette Prieto Hernndez Michelle Reyes Coln Arturo Misael Grupo: 604 Fecha de entrega: 23 de Noviembre de 2011</p> <p>Ttulo: Calculo de velocidad de reaccin en la catalasa. Introduccin Este trabajo trata acerca de identificar la presencia de la enzima catalasa as como su funcin en hgado, adems de determinar la cantidad de oxgeno que se libera a travs de la reaccin qumica de la catalasa en contacto con agua oxigenada. Esta determinacin se llevar a cabo con un dispositivo hecho de material reciclable que nos permite medir la cantidad de oxgeno liberada. *Antecedentes Muchos de los ejemplos de catlisis ms interesantes e importantes se refieren a reacciones en el interior de los seres vivos. El cuerpo humano se caracteriza por un sistema extremadamente complejo de reacciones qumicas relacionadas entre s. Para conservar la vida, todas estas reacciones deben llevarse a cabo a velocidades minuciosamente reguladas. Se necesita un gran nmero de catalizadores biolgicos maravillosamente eficientes, conocidos como enzimas, para que muchas de estas reacciones ocurran a velocidades idneas. Casi todas las enzimas son grandes molculas de protena con pesos moleculares que van alrededor de 10,000 a 1 milln de uma. Son muy selectivas en cuanto a las reacciones que catalizan, y algunas son absolutamente especficas: funcionan solo con una sustancia en una sola reaccin. (Brown, T, Bursten, B. y LeMay, H. 2004) Al igual que otras protenas las enzimas pueden desnaturalizarse. La desnaturalizacin de una protena implica la alteracin de sus estructuras secundaria, terciaria o cuaternaria, dejando intacta la estructura primaria; el resultado de esto es que la protena nativa (como se encuentra en la clula) pierde su actividad biolgica. La desnaturalizacin de las protenas ocurre cuando se exponen al calor (temperatura mayor a 50 grados Celcius), la luz ultravioleta, los cidos, las bases, los disolventes orgnicos y las sales de metales pesados; estos agentes alteran las fuerzas de dispersin, los enlaces de hidrgeno y los enlaces inicos. (Acua, F. 2006) Aunque una enzima es una molcula grande, la reaccin es catalizada en un lugar muy especfico de la enzima, llamado sitio activo. Las sustancias que reaccionan en estos sitios se llaman sustratos. El sustrato se ajusta perfectamente a un lugar especial de la enzima, de</p> <p>forma muy parecida a una llave especfica que encaja en una cerradura. (Brown, T, Bursten, B. y LeMay, H. 2004) Conforme las molculas entran en el sitio activo, se activan de alguna manera, de modo que son capaces de reaccionar con extrema rapidez. Esto puede ser consecuencia del retiro o donacin de densidad electrnica en un enlace en particular por parte de la enzima. Adems, en el proceso de encajar en el sitio activo, la molcula de sustrato puede deformarse y hacerse ms reactiva. Una vez que la reaccin se completa, los productos salen, y esto permite la entrada de otra molcula de sustrato. (Brown, T, Bursten, B. y LeMay, H. 2004) La descomposicin del perxido de hidrgeno, por ejemplo, es un proceso biolgico importante. Debido a que el perxido de hidrgeno (H2O2) es fuertemente oxidante, puede ser fisiolgicamente nocivo. Por esta razn, la sangre y el hgado de los seres vivos contienen una enzima, la catalasa, que cataliza la descomposicin del perxido de hidrgeno en agua y oxgeno, como se observa en esta reaccin 2 H2O2 + catalasa hidrgeno se lleva a cabo con ms rapidez y la espuma que resulta se debe al desprendimiento de oxgeno gaseoso de la mezcla de la reaccin. (Brown, T, Bursten, B. y LeMay, H. 2004) La catalasa es una hemoprotena cuya estructura qumica es muy similar a la hemoglobina, excepto que los cuatro tomos de hierro en la molcula estn en la forma oxidada (Fe+3) en lugar de reducida (Fe+2).La enzima catalasa se encuentra codificada en el gen kat A (gen de resistencia al estrs oxidativo) que se encuentra regulado por la protena PerR. (Lozano, P., Martnez, Y. y Rocha, R. 2004) La catalasa es un ejemplo de enzima extremadamente eficiente, esta enzima puede transformar 40 millones de moles (cantidad de una sustancia que contiene tantas entidades elementales como tomos hay exactamente en 12 g. del istopo de carbono-12) de sustrato, en producto en un segundo. (Campbell, M. y Farrell, S. 2003). La descomposicin del perxido de hidrgeno a temperatura ambiente es de H2O2 reaccin es altamente favorable desde un punto de vista energtico, con H2O+ O2. Esta G0= -41 kBTA, 2 H2O2 + O2. Si el hgado se macera, las clulas se rompen, con lo cual la reaccin con perxido de</p> <p>pero aun as discurre muy lentamente en disolucin en agua pura: con una concentracin inicial 1M de perxido de hidrgeno, la tasa de conversin espontnea a 25 grados Celsius es tan solo de 10-8 M s-1. Esta tasa corresponde a una descomposicin de tan slo un 1% de</p> <p>la muestra en dos semanas, pero la adicin de la catalasa, a una concentracin de sitios de unin tambin igual a 1 Mm aumenta la tasa de reaccin en un factor 1 000 000 000 000.La velocidad de reaccin de la catalasa aqu es de 104 M s-1. (Nelson, P. 2004) Como mencionamos en la introduccin, para medir la cantidad de oxgeno liberado al aadir perxido de hidrgeno al hgado, haramos uso de un dispositivo hecho de material reciclado, dicho dispositivo se rige bajo el principio de Torricelli. Torricelli llen de mercurio un tubo de 1 m de largo, (cerrado por uno de los extremos) y lo invirti sobre un cubeta llena de mercurio. Sorprendentemente la columna de mercurio baj varios centmetros, permaneciendo esttica a unos 76 cm (760 mm) de altura. Torricelli razon que la columna de mercurio no caa debido a que la presin atmosfrica ejercida sobre la superficie del mercurio (y transmitida a todo el lquido y en todas direcciones) era capaz de equilibrar la presin ejercida por su peso. (Serway, R. 1990). La justificacin de este trabajo es el analizar y conocer los procesos y compuestos por medio de los cuales nuestro organismo mantiene un equilibrio en l mismo para su buen funcionamiento y auto conservacin, en este caso la enzima catalasa, ya que no todas las enzimas tienen la misma funcin o pueden llevar a cabo cualquiera, y al haber muchas sustancias que pueden daar nuestro organismo, las acciones para descomponer estas sustancias dainas en compuesto inofensivos se deben llevar a cabo a una gran velocidad, queremos conocer cules son los resultados de esa descomposicin y la velocidad a la que se llevan a cabo. Objetivo Con este trabajo pretendemos: y Aprender a disear y utilizar un dispositivo hecho de material reciclable, que sea capaz de medir oxgeno y y y y Aprender a identificar la presencia de la enzima catalasa en el hgado Comprender la funcin de la enzima catalasa en nuestro cuerpo Conocer los factores que pueden alterar el funcionamiento de las enzimas Determinar la velocidad de reaccin de la enzima catalasa</p> <p>Metodologa *Primera parte Para llevar a cabo la primera parte de la prctica se necesit como material: 3 hgados (en este caso de pollo), una botella de agua oxigenada, un recipiente de aluminio, un machacador de frijoles, una jeringa de plstico desechable con capacidad mnima de 3 ml. y 3 vasos transparentes de dimetro estrecho. Pasos: 1. Se toma uno de los hgados y se pone a cocer en el recipiente de aluminio con agua, en la estufa alrededor de 5 min. 2. Despus se coloca el hgado ya cocido en uno de los vasos transparentes y se agrega con ayuda de la jeringa 3 ml. de agua oxigenada. 3. Tapa el vaso perfectamente con la palma de tu mano y observa lo que pasa en ella y dentro del vaso. 4. En otro de los vasos coloca un segundo hgado crudo, con ayuda de la jeringa agrega 3 ml. de agua oxigenada. 5. Tapa el vaso perfectamente con la palma de tu mano y observa lo que pasa en ella y dentro del vaso. 6. Con ayuda del machacador de frijoles macera el hgado restante y colcalo en uno de los vasos 7. Despus agrega al hgado macerado, con ayuda de la jeringa, 3 ml. de agua oxigenada. 8. Tapa el vaso perfectamente con la palma de tu mano y observa lo que pasa en ella y dentro del vaso. 9. A partir de los cambios observados en los hgados, elegir una de las presentaciones de hgado (macerado, entero o cocido), segn el cual consideren libera mayor cantidad de oxgeno. *Segunda parte Para llevar a cabo la segunda parte de la prctica se necesit como material: Un recipiente plstico con capacidad de 1 L., un tubo transparente de 1.5 cm de dimetro con longitud de 1.5 m., un corcho pequeo, colorante vegetal verde (puede usarse cualquier color oscuro),</p> <p>botella plstica vaca de jabn lquido para trastes con tapn, una manguera de 50 cm de largo con dimetro de 0.5 cm, pegamento (resistol lquido, UHU o silicn), masqun, un marcador de aceite, unas tijeras, un cronmetro, una botella de agua oxigenada, una jeringa con capacidad mnima de 3 ml. , 1 L. de agua y 4 hgados de pollo en la presentacin que hayan elegido, y del mismo peso. Pasos para la fabricacin del dispositivo medidor de oxgeno: 1. Con ayuda de las tijeras se perfora el lado derecho superior del envase de jabn lava trastes. 2. En el agujero hecho a la botella de jabn se mete la manguera de 0.5 cm. de dimetro (Imagen No. 1).</p> <p>Imagen No. 1. Manguera unida al envase de jabn lquido</p> <p>3. Se sella perfectamente el agujero con ayuda del pegamento, con la finalidad de evitar que la manguera se mueva de lugar o el aire pueda salir por ah. 4. A lo largo del tubo de 1.5 cm de dimetro se coloca una tira de masqun, y con ayuda del marcador permanente se grada el tubo, en este caso cada 0.5 cm era un mililitro. 5. El corcho se mete en uno de los extremos del tubo de 1.5 cm de dimetro 6. Se llena con agua el recipiente plstico con capacidad de 1 L., casi hasta su lmite, y se agregan unas gotas de colorante verde (la nica finalidad del colorante es el permitirnos observar mejor el descenso del agua). 7. El tubo de 1.5 cm de dimetro se llena casi completamente con agua previamente coloreada con colorante vegetal verde.</p> <p>8. Con un dedo se tapa el orificio del tubo al que no se le ha colocado el corcho, y con mucho cuidado se voltea para meterlo dentro del recipiente con agua, el agua en el tubo no se saldr debido al principio de Torricelli. 9. Una vez que el tubo se encuentra dentro del recipiente con agua, el otro extremo de la manguera de dimetro 0.5 cm se introduce en el recipiente y despus dentro del tubo. Al seguir los pasos anteriores adecuadamente, se obtiene el dispositivo (Imagen No. 2)</p> <p>Imagen No.2. Dispositivo medidor de oxgeno</p> <p>Pasos para la medicin de oxgeno liberado: Una vez que el dispositivo esta ensamblado y calibrado se debe: 1. Quitar la tapa a la botella de jabn lquido para trastes. 2. En la botella de jabn se mete un hgado, en la presentacin que hayan decidido previamente, para despus volver a colocar la tapa.</p> <p>3. Con ayuda de la jeringa se agregan 3 ml. de agua oxigenada a travs del tapn abierto, para despus cerrarlo inmediatamente (Imagen No. 3)</p> <p>Imagen No.3. Adicin de agua oxigenada al hgado</p> <p>4. Con ayuda del cronmetro se miden los tiempos asignados para realizar cada medicin (cada 2, 3, o 4 seg., etc.), y se observa la cantidad de agua que ha descendido en el tubo, la cual equivale a la cantidad de oxgeno liberado en ml. 5. Se anotan los datos obtenidos de la relacin entre tiempo y volumen de agua descendida en el tubo. 6. Al observar que el agua ya no desciende, se da por terminada la medicin. 7. Se limpia el contenido del envase de jabn lquido para trastes. 8. Los pasos anteriores se deben repetir otras tres veces con los hgados sobrantes para corroborar los resultados obtenidos. Resultados *Primera parte En la primera parte de la prctica: 1.- Al hgado cocido al que se le agrego agua oxigenada no presento cambio alguno, como se puede observar en las imgenes no.4 y 5, pero tampoco ocurri algo al tapar el vaso con la palma de la mano.</p> <p>Imagen No.4. Hgado cocido</p> <p>Imagen No.5. Hgado cocido con agua oxigenada</p> <p>2.- En el segundo hgado entero y crudo (imagen no.6), al que se le agrego agua oxigenada, empez a presentar una gran cantidad de burbujas, empez a efervecer (imagen no.7), y al colocar la mano sobre el vaso sta era impulsada hacia arriba un poco despus de un rato.</p> <p>Imagen No.6. Hgado crudo</p> <p>Imagen No.7.Hgado crudo con agua oxigenada</p> <p>3.- Al tercer hgado de pollo macerado (imagen no.8), al que se le agrego agua oxigenada, mostr una mayor y ms rpida efervescencia, como se muestra en la imagen no.9, a comparacin con el trozo de hgado crudo al que se le agrego agua oxigenada. Con respecto a la mano, esta se impuls hacia arriba un poco ms rpido y con un poco ms de fuerza.</p> <p>Imagen No.8.Hgado macerado</p> <p>Imagen No.9. Hgado macerado con agua oxigenada</p> <p>En la imagen que se muestra a continuacin se pueden observar la comparacin entre las reacciones que tuvieron los tres hgados.</p> <p>a)</p> <p>b)</p> <p>c)</p> <p>Imagen No. 10. a) hgado crudo macerado, b) hgado crudo e c) hgado cocido con agua oxigenada</p> <p>*Segunda parte En la segunda parte de la prctica, a partir de los resultados anteriores decidimos utilizar el hgado crudo en su forma macerada, debido a que muestra mayor efervescencia. Los volmenes de oxgeno liberado (la cantidad de agua que desciende en el tubo) en la reaccin entre el hgado de pollo y el agua oxigenada, que se obtuvieron en las cuatro mediciones realizadas con el dispositivo, (Tabla 1, 2 y 3), con una medicin de oxgeno cada</p> <p>3 segundos, a partir del segundo 0.Todos los hgados utilizados en las mediciones tienen un peso de 50 g. Tabla 1 Primera medicin de oxgeno liberado Tiempo (s) 0 3 6 9 12 15 Volumen de oxgeno liberado (ml) 0 4 11 18 23 23</p> <p>Nota: La medicin de oxgeno liberado cada 3 seg. fue aumentando entre 7 ml. y 5 ml., hasta llegar al segundo 12, donde la liberacin de oxgeno se mantuvo constante</p> <p>Tabla 2 Segunda medicin de oxgeno liberado Tiempo (s) 0 3 6 9 12 15 Volumen de oxgeno liberado (ml) 0 5 16 20 24 24</p> <p>Nota: La medicin de oxgeno liberado cada 3 seg. esta vez present un aumento de oxgeno no tan constante, el volumen ed agua en el tubo descendi de manera no tan uniforme, pero al igual que en la tabla anterior, al llegar al segundo 12 el volumen de oxgeno permaneci constante.</p> <p>Tercera medicin de oxgeno</p> <p>Tabla 3 Tercera medicin de oxgeno liberado Tiempo (s) 0 3 6 9 12 15 Volumen de oxgeno liberado (ml) 0 6 14 18 21 21</p> <p>Nota: En esta medicin de oxgeno la liberacin de oxgeno muestra valores cercanos a los obtenidos en las otras tablas, y de igual manera, el volumen de oxgeno permanece constante a partir del segundo 12.</p> <p>Tabla 4 Cuarta medicin de oxgeno liberado Tiempo (s) 0 3 6 9 12 15 Volumen de oxgeno liberado (ml) 0 4 12 20 24 24</p> <p>Nota: En este caso la liberacin de oxgeno tuvo un aumento de alrededor de 8 ml. de oxgeno por cada 3 seg, a excepcin del segundo 12, donde el aumento es de 4 ml., y a partir de este segundo la cantidad de oxgeno se...</p>