Profesor: Ramón Cervantes Rivera

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Ingeniería en Biotecnología

Laboratorio de Bioquímica microbiana

ENZIMAS

Ingeniería en

Biotecnología BIOQUÍMICA MICROBIANA

Profesor: Ramón Cervantes Rivera

Práctica No. 1: Enzimas

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REPORTE DE LA PRÁCTICA

DATOS GENERALES

Práctic

a No.

01 ENZIMAS

Profesor: Ramón Cervantes Rivera

Fecha de

práctica:

27/11/2014 Fecha de

reporte:

01/12/2014

No. equipo: 4 Grupo: AParticipant

es:

BAUTISTA VALENTE ALEJANDRA

ACOSTA LANDA GPE. MONTSERRAT

RUIZ GUERRERO KAREN AZUCENA.SOLÍS VERÓNICA PAMELA ARELI

Objetivos de la prácticaQue el alumno adquiera competencias para identificar enzimas de

diferentes muestras biológicas.

Que el alumno adquiera las competencias para tratar correctamente


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muestras de enzimas a analizarse posteriormente.

Que el alumno analice los efectos en el funcionamiento de las

enzimas, como resultadoJustificaciónLa aplicación de técnicas para la identificación de enzimas en

diferentes compuestos y los factores que afectan la actividad

enzimática, proporcionará a los alumnos herramientas que

incrementarán su competitividad como ingenieros biotecnólogos.

Habilidades necesarias: Competencias a desarrollar:

Al finalizar la práctica, el

alumno debe ser capaz de:

Analizar muestras biológicas

para la identificación de

enzimas.

Comprender la utilidad de la

técnica para el análisis de

enzimas de interés

biotecnológico

Utilizar técnicas de análisis para

determinar las características de

los productos biotecnológicos

mediante parámetros físicos,

químicos.

– Realizar el informe de los

resultados de los análisis que

permitan caracterizar el producto

con base a sus propiedades físicas,

químicas y biológicas

Comentarios del profesor: Calificación:


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INTRODUCCIÓNUna enzima es una proteína que tiene función de biocatalizador; este

proceso se lleva acabo sobre una molécula denominada como sustrato,

también como aclaración, las enzimas son específicas con el sustrato

con el que reacciona, dejando que solo puede realizar el proceso de

catalizacion sobre un solo sustrato o molécula, este proceso se lleva

a cabo en la parte de la enzima llamada sitio activo que tiene

características especiales para que el proceso de catalizacion se

lleve a cabo. Este proceso no afecta en si el proceso natural de la

reacción que cataliza si no que su función es el de ayudar a que el

proceso se realice más rápido.

La acción de la enzima se puede ver de 2 formas:

La vía alterna que se realiza gracias a la enzima, que sin la presencia de la enzima ya que existe una barrera virtual entre los sustrato o productos para que estos se conviertan a productos denominada energía libre de activación, es la energía que se requiere para su conversión de sustrato a productos y quegracias a la ayuda de la enzima se requiere menos energía, por consiguiente también la velocidad con que la reacción se realizaen menor que de forma natural.

El sitio activo de las enzimas contiene diferentes mecanismos químicos que facilita la conversión de sustrato a productos, este actúa como un molde tridimensional específico que se une alsustrato. El sitio activo contiene grupos catalíticos que facilitan la reacción como una catálisis tipo acido-base donde algunos residuos de aminoácidos proveen o aceptan protones.

El proceso enzimático tiene diferentes factores que afectan a que

el proceso se realice con mayor o menor eficacia tales como:


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Concentración del sustrato: Cuando se tiene altas cantidades de sustrato en comparación con la concentración fija de la enzima se obtiene la velocidad máxima, donde cuando se está en forma inversa las concentraciones decrece la velocidad.

Temperatura: Un incremento en 10ºC duplica la velocidad de la reacción, hasta ciertos límites. Pero cuando se incrementa muchola temperatura desnaturaliza la proteína y pierde su actividad.

pH: el pH es óptimo es 7, y un cambio en este pH afecta su actividad haciéndola incrementar o bajar su actividad.

Cofactores: Muchas enzimas para sus procesos requieren cofactores sean activadores o coenzimas.

Una de las enzimas que se encuentran con gran abundancia es la

catalasa o hidrógeno-peróxido-oxido-reductasa, su función es proteger

a las células del efecto tóxico del peróxido de hidrógeno (agua

oxigenada) producido en distintas reacciones redox, esta se encuentra

en diversos alimentos como el hígado, vegetales (espinacas, papa,

zetas, cebollas, pepinos), y algunas frutas (piña, cerezas, plátanos,

entre otros) y aun que todas las células vegetales contienen catalasa

algunas la contiene en mayor cantidades como las brotes jóvenes de

trigo, trébol, coles de Bruselas; pero en especial se encuentra en el

hígado.

Esta enzima se encuentra dentro del peroxisoma que es un

organelo celular con un membrana lipídica, se ubica en los tejidos

pero mayor mente en el hígado en los animales y en los animales,

también las plantas tienen peroxisomas que les ayuda a la

fosforespiracion.

Entre las especificaciones de la catalasa esta se reporta con el

símbolo U que la cantidad de enzima que una reacción enzimática


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cataliza la conversión de 1 micro mol de sustrato por minuto. Esta

unidad de U se puede combinar con U/mg o U/ml, también existe el

kamal que equivale a 60*106.

Los factores que pueden afectar a la actividad enzimática de la

catalasa son el pH siendo su pH óptimo de 7 y una variación de este

hace que descienda la velocidad de reacción, al igual la temperatura

siendo su temperatura ideal de 37ºC y una variación más alta hace que

descienda bruscamente su actividad al punto de ser nula su actividad

por la desnaturalización que llega a ser a los 45ºC aproximadamente o

en menor temperatura si realiza el proceso pero con mucha menor

velocidad.

La forma en que reacciona este enzima en descomponer el peróxido

de hidrógeno (agua oxigenada) en agua y oxígeno al ser una

oxidorreductasa que Catalizan una amplia variedad de reacciones de

óxido-reducción, empleando coenzimas, tales como NAD+ y NADP+.

H2O2→H2O+O2.

Dentro de la practica en las diversas muestras se encontraba en

diferentes concentraciones la catalasa siendo más predominante en el

hígado y posiblemente en menor cantidad en la zeta donde se observó

una menor reacción en la practica, siendo asi también que las

catalasas de origen animal y vegetal la reacción visual que se

presento fueron muy diferentes entre ellas, siendo las rápida y

constante las del hígado y la espinaca, pero mayormente en el hígado

y de igual forma más rápida en el hígado, y con mayor lentitud en los

vegetales. Tanto el almidón, que pertenece a las células vegetales,

como el glicógeno, de las células animales, ambos son polímeros de


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glucosa en distintas estructuras, siendo ambas estas distintos tipos

de azucares.

MATERIAL REQUERIDO POR EQUIPO

CRISTALERÍA

CANTIDAD MATERIAL ESPECIFICACIONES

1 Gradilla para tubos de

ensayo

15 Tubos de ensayo

1 Bulbo para pipeta

4 Pipeta 5 ml1 Mechero

2 Pipetas Pasteur con

bulbo

1 Pinzas para tubo de

ensayo

1 Termómetro

1 Placa de porcelana

2 Goteros

2 Morteros

2 Perilla de seguridad

3 Vaso de precipitados

1 Pizeta 50 ml

Equipos requeridosBaño maría


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OTROS MATERIALES REQUERIDOS (no suministrados por el laboratorio)

CANTIDAD MATERIAL ESPECIFICACIONES

1 papa5 Hígado1 Hongos (setas)1 Hoja de espinaca15 Gasas

Hielo

REACTIVOS REQUERIDOSNOMBRE CANTIDAD S I R O

Peróxido de hidrógeno H2O2 50ml 2 0 3

Solución 3M de Hidróxido de

sodio NaOH20 ml 3 0 1 Corrosi

vo

Solución 3M de Ácido

clorhídrico HCl20 ml 3 0 0 Corrosi

vo


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PARTE EXPERIMENTAL

Preparación de las muestras:

1. Se cortó en pedazos por separado las muestras de papa, hígado,

setas y espinaca.

2. Se utilizó una licuadora y un mortero para moler el material con

un poco de agua hasta que se diluyo la mayor parte de la muestra.

3. Se filtró el macerado con una tela parecida a una gasa.

Funcionamiento de la enzima catalasa en diferentes organismos:

1. Se rotularon cinco tubos de ensayo con las letras de la A a la E.

2. Se colocó 3ml de cada muestra en los tubos de la siguiente manera.A – Hígado

B – Papa

C – Setas

D – Espinaca

E - Agua

3. Se marcó el nivel hasta de cada muestra.

4. Se colocaron 3ml de peróxido de hidrógeno (H¿¿2O2)¿ en cada tubo

de ensayo.

5. Se marcó la reacción que sucedió en cada tubo y el cambio en el

nivel del líquido.

6. Los resultados se tabularon en una tabla (Tabla 1).

Efecto de la temperatura sobre el funcionamiento de las enzimas:

1. Se rotularon cinco tubos de ensayo del 1 al 5.

2. Se añadieron 5mlde muestra de hígado a cada tubo.3. Se mantuvieron los tubos a las siguientes condiciones:


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Tubo 1: 80°Cpor 15 minutosTubo 2: 37°C por 15 minutosTubo 3: Temperatura ambiente

Tubo 4: Hielo por 30 minutos

Tubo 5: Refrigerador a 4°C por 30 minutos

4. Se añadieron 2ml de peróxido de hidrógeno (H¿¿2O2)¿ al tubo 1.

5. Se realizó la medición del tiempo transcurrido desde que se

añadió el (H¿¿2O2)¿ hasta que se produjeron burbujas y se anotó en

una tabla. (Tabla 2)

6. Se repitió el procedimiento con los demás tubos.

Efecto del pH sobre la actividad enzimática:

1. Se rotularon tres tubos de ensayo A, B y C.

2. Se añadieron 3mlde muestra de hígado a cada tubo.3. Se añadieron 3ml deHCl y 3ml de NaOH a los tubos, y se realizóagitación suave hasta mezclarlos:

Tubo A – 3ml de 3MHClTubo B – 3ml de 3MNaOHTubo C – Control (sin ácido ni base)

4. Se añadieron 3ml de peróxido de hidrógeno (H¿¿2O2)¿ a cada tubo.

5. Se observaron y realizaron las anotaciones en una tabla (Tabla 3).


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# TUBOREACCIÓN AL AGREGAR

H2O2

VOLUMEN FINAL DEL

TUBO

A

Mucha efervescencia

con burbujas

separada.

5.8 mL

BLeve efervescencia

con burbuja junta.3 mL

C

Mucha efervescencia

con burbujas

separada.

4.5 mL

DMucha efervescencia

con burbuja continúa.5.5 mL

E N/A. 6 mLRESULTADOS

Tabla 1: Funcionamiento de la enzima catalasa en diferentes organismos.

# TUBO TEMPERATURA TIEMPO OBSERVACIONES

1 80°C Nulo.

La enzima se

desnaturalizo

por el

calentamiento.

2 37°C 1 s

Producción de

abundante

burbuja.3 27°C 1 s. Producción de

abundante


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burbuja.

4 1°C 13 s.Producción de

poca burbuja.

5 5°C 24 s.

Producción de

poca burbuja y

poca

efervescencia.

Tabla 2: Efecto de la temperatura sobre el funcionamiento de las enzimas.

TUBO

TIEMPO EN QUE TOMA

LA RECCIÓN EN

ACOMPLETARSE

DESCRIPCIÓN

COMPARATIVA DE LAS

REACCIONES

A N/A Sin reacción

B 1:19 s.

Abundante burbuja.

Separación de

fase.

C 24 s Burbuja abundante.

Tabla 3: Efecto del pH sobre la actividad enzimática.

Práctica No. 1: EnzimasFoto 1: Efecto

del pH sobre la

actividad

enzimática.

Foto 2:

Reacción de

las espinacas

con peróxido

Foto 3: Funcionamiento de la

enzima catalasa en diferentes

organismos.

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Foto 2:

Reacción de

las espinacas

con peróxido

Foto 5:

Hígado a 27°C

con peróxido

de hidrogeno.

Foto 4:

Hígado a 1°C

con peróxido

de hidrogeno.

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DISCUSIÓN DE RESULTADOS

1. ¿Qué ocurrió al añadir el peróxido?

En la mayoría de las muestras se generó burbujeo en diferentes

concentraciones y en diferentes tiempos.

2. ¿Ocurrió lo mismo en todas las muestras?

No fue diferente ya que como evaluamos el comportamiento de una

enzima (catalasa), existen en diferente cantidad en las muestras

organicas.

3. ¿Por qué se forman burbujas?

Porque al mezclar el peróxido de hidrogeno con las muestras que

presentan la enzima catalasa, la enzima manifiesta una actividad de

peroxidasa, es decir, cataliza la oxidación de sustratos acoplada a

la reducción del H2O2, con lo cual se forma H2O y O2. El

desprendimiento de O2 es el que genera el burbujeo.

4. ¿Qué otros organismos podrían usarse para esta prueba?

Hígado de res, aguacate, cebolla, rábano, col, pepinos, nabos, apios,

pues en estos alimentos se encuentra la enzima catalasa

5. ¿Por qué no se añadió el peróxido directamente a los tejidos sin

macerarlos?

Porque se obtiene mejor la enzimas si la tomamos directamente del

jugo ya que se encuentra en mayor concentración que si tomamos del

tejido directamente pues aparte de la enzima contiene otras proteínas

que pudieran afectar la enzima.

6. Explique por qué la gran mayoría de las especies de plantas y de

animales producen la enzima catalasa.


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La catalasa es una enzima que libera agua y oxigeno que resulta de la

descomposición del peróxido, el cual es el desecho del metabolismo de

las células y necesita ser descompuesto en agua y oxígeno, ya que el

peróxido es toxico se necesita descomponer, es ahí donde interviene

la catalasa, entonces por ello las plantas y animales producen esta

enzima.

7. ¿Cómo se relacionan la temperatura y la actividad enzimática?

La actividad enzimática es óptima en los rangos de temperatura de 35

a 37ºC, por arriba de esos valores las Enzimas (Proteínas con

funciones metabólicas) se Desnaturalizan, es decir, pierden

momentáneamente sus funciones metabólicas porque su estructura

terciaria se desorganiza.

Por debajo de estos valores las Enzimas son Inhibidas, es decir, se

mantienen inactivas de tal manera que no pueden intervenir en una

reacción enzimática.

8. ¿Qué le sucede a las enzimas cuando se exponen a temperaturas

extremas (muy frías o muy calientes)?

La enzima se desnaturaliza ya que a altas o bajas temperaturas, ésta

pierde su estructura terciaria, que es la que en definitiva le da la

función a la enzima. Sin su estructura no está formado el sitio

activo, por lo que no tiene actividad alguna.

9. ¿Cómo se relacionan el pH y la actividad enzimática?

Si se mide la actividad enzimática a diferentes pH, se puededemostrar el efecto de la concentracion de H(protones), para lamayoria de las enzimas se encuentra entre un pH de 6 a 8 si está por


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debajo o por encima de estos valores la velocidad cae mas o menos

rápidamente, los cambios de pHdel medio afectan el estado de

ionización de ciertos grupos funcionales en la molécula de la enzima

y también en la del sustrato.

10. Las enzimas del estómago funcionan óptimamente a un pH de 2.

¿Cómo se afectaría la digestión si el pH aumenta a 4?

El pH de estómago es muy acido entonces si nosotros aumentamos el pH

no se realiza la misma reacción de digestión ya que son enzimas las

que llevan a cabo la digestión, sin embargo la enzima catalasa

funciona en un pH de entre 3 y 6 entonces si nosotros aumentamos el

pH del estómago la enzima funcionaria correctamente ya que se

encuentra en sus rangos de pH.

11. ¿Puede mencionar otras enzimas que actúan en nuestro cuerpo?

LIPASA PANCREÁTICA, sintetizada por la porción Exóctrina del

páncreas, actúa sobre los lípidos reduciéndolos en Glicerina

(Alcohol) y Ácidos grasos simples (Glicéridos y Triglicéridos).

LIPASA INTESTINAL, sintetizada por las glándulas intestinales, actúa

sobre los Lípidos reduciéndolos en glicerina y ácidos grasos simples.

TRIPSINA y QUIMIOTRIPSINA PANCREÁTICA, sintetizada por el Páncreas

exocrino, actúa sobre las cadenas poli peptídicas reduciéndolas en

Oligopéptidos.

MALTASA, sintetizada por las glándulas intestinales, actúa sobre la

Maltosa (Disacárido) reduciéndola en 2 moléculas de Glucosa

(Monosacáridos).


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LACTASA, sintetizada por las glándulas intestinales, actúa sobre la

Lactosa (Disacárido) reduciéndola en Glucosa y Galactosa

(Monosacáridos).

RIBONUCLEASA y DESOXIRRIBONUCLEASA, sintetizada por el Páncreas

exocrino, actúa sobre los Ácidos Nucleicos (ADN y ARN) reduciéndolos

en Nucleótidos.

SACARASA, sintetizada por las glándulas intestinales, actúa sobre la

Sacarosa (Disacárido) reduciéndola en Glucosa y Fructosa

(Monosacáridos).

12. ¿Qué efecto podría tener una fiebre alta prolongada sobre el

funcionamiento de las enzimas? Podría inhibir el funcionamiento de

las enzimas ya que como son enzimas a una temperatura alta estas

empiezan a desnaturalizarse y por lo mismo no reaccionan

correctamente.

Durante el desarrollo de esta práctica observamos que los materiales

orgánicos que utilizamos fueron un poco complicados de triturar ya

que solo utilizamos su jugo y algunos como la papa y las setas

fueron los más duros y por lo tanto los más complicados en obtener su

jugo, para obtener solamente el jugo fue necesario filtrara con gasa

las muestras además de exprimir para que se obtuviera todo el jugo

que necesitamos. Las diferentes temperaturas que utilizamos afectaban

en la reacción con el peróxido de Hidrogeno, por ello fue necesario

de tomar las temperaturas extremas correctamente como fueron a 4°C Y

80°C como también cuando la muestra se refrigero ya que como eran


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temperaturas opuestas la reacción que provoco fue muy notoria en

ambos casos. Fue necesario tomar la cantidad exacta de peróxido para

cada muestra ya que si se colocaba más o menos cantidad pudiera que

reaccionara diferente como de misma manera la persona que colocaba el

peróxido tenía que ser la misma persona para que la fuerza con la

que cayera al tubo fuera la misma. Los tiempos tomados en cada

muestra fueron de ayuda para que existiera reacción ya que influía

con ello la temperatura y como ya sabemos la temperatura es necesaria

para que cierta enzima reaccione o también como es una proteína, es

necesaria la temperatura para que esta no se desnaturalice.

CONCLUSIONES

Al realizar esta práctica se pudo comprobar y observar los eventos de

la reacción de la enzima catalasa en alimentos que el ser vivo

consume a diario así como son algunos vegetales y tejidos animales.

El equipo concluyó que algunos factores modifican la acción que

tiene la enzima catalasa, uno de ellos es por la modificación del

pH , así como también a la temperatura, ya que estas dos factores son

muy importantes para el normal y buen funcionamiento de esta enzima

catalasa; en el caso de la temperatura se comprobó lo que la

literatura señala, diciendo que la acción de la catalasa con peróxido

de hidrogeno tiene una temperatura optima de acción entre los 21-24°C

y a partir de los 44°C ya no hay reacción.


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En la etapa de experimentación al poner la muestra a 80 C y al

agregarle el agua oxigenada se visualizó que no ocurrió nada lo cual

se concluyó que la enzima al tener contacto con la alta temperatura

aplicada perder su estructura y también perdió su función, por lo que

no pudo descomponer el agua oxigenada, y por lo tanto se concluyó que

la enzima catalasa fue desnaturalizada al realizar esto la enzima

manifestó una actividad efervescente puesto que al agregar el

peróxido de hidrogeno la enzima catalasa catalizo la oxidación y como

resultado nos dio la formación burbujeo.

Se afirmó que los resultados de las diferentes muestras dieron

resultados distintos gracias a las condiciones de temperatura y pH

distintos que se utilizaron para cada uno de ellos.


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.

BIBLIOGRAFÍA“Efecto del pH y la temperatura alta en la enzima catalasa” Elaborada por:

Bióloga María del Rosario López Mendoza. Universidad Nacional Autónoma De

México; Colegio de ciencias y humanidades plantel oriente área de ciencias

experimentales (biología)

http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/Hidratos_carbono_Glicogeno.html

http://mazinger.sisib.uchile.cl/repositorio/lb/

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http://www.uaq.mx/investigacion/difusion/veranos/memorias-2010/12%20Verano

%20Ciencia%20Region%20Centro/UAQ%20Cedillo%20Jimenez.pdf


http://www.uaq.mx/investigacion/difusion/veranos/memorias-2010/12%20Verano%20Ciencia%20Region%20Centro/UAQ%20Cedillo%20Jimenez.pdf

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22



http://mazinger.sisib.uchile.cl/repositorio/lb/

ciencias_quimicas_y_farmaceuticas/schmidth02/parte03/01.html

http://www.infobiologia.net/2011/09/lisosomas-peroxisomas-y-

vacuolas.html

http://webs.uvigo.es/mmegias/5-celulas/6-peroxisomas.php

http://laguna.fmedic.unam.mx/~evazquez/0403/funcion%20enzima.html


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