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Actividad de Química:Enzimas en la células
Alianza para el Aprendizaje de Ciencias y Matemáticas (AlACiMa)
Junio 4, 2007
Dr. Noel Motta y Dra. Rosa V. Flores, UPR-Río Piedras
Enzimas en las células
Reconocer que una ecuación química representa el resultado neto de una secuencia de pasos que convierte unos reactivos a productos.
Describir el papel que juega una enzima como agente catalítico.
Medir una propiedad (altura o volumen de una columna de espuma) como función de tiempo y como función de temperatura.
Objetivos
Enzimas en las células
Organizar datos de altura o volumen de una columna de espuma como función de tiempo y como función de temperatura.
Relacionar la medida de altura o volumen de una columna de espuma como función de tiempo a la rapidez de producción de oxígeno por la descomposición de peróxido de hidrógeno.
Definir operacionalmente lo que es actividad enzimática.
Describir y explicar el origen del efecto de la temperatura en la actividad enzimática.
Objetivos
Enzimas en las células
Estándares Atendidos La naturaleza de la ciencia
Las explicaciones científicas deben cumplir con los siguientes criterios: ser consistentes con la prueba experimental y tener una estructura lógica.
La experimentación científica está sujeta a limitaciones.
Las matemáticas proveen un lenguaje para la ciencia y la tecnología, el cual permite caracterizar relaciones y comunicar ideas efectivamente.
Enzimas en las células
Estándares Atendidos Los sistemas y los modelos
Las reacciones químicas se pueden representar por medio de ecuaciones.
La estructura y los niveles de organización de la materia
Las propiedades características de las sustancias pueden ser utilizadas para separarlas e identificarlas cuando están presentes en una mezcla.
Enzimas en las células
Estándares Atendidos La energía
Las reacciones químicas requieren energía de activación.
La energía cinética es energía de movimiento.
Las interacciones
Las sustancias, al juntarse, pueden formar mezclas o reaccionar químicamente.
Enzimas en las células
Estándares Atendidos
La conservación y el cambio
En una reacción química, el tipo y la cantidad de átomos se conservan, pero la forma como están combinados entre sí cambia.
Cuando se perturba un sistema, algunas propiedades cambian y otras se conservan.
Enzimas en las células
Las Enzimas son agentes catalíticos biológicos.
Aceleran las reacciones químicas de tal manera que, aunque toman parte del proceso, al final del mismo se regeneran; no se consumen.
El Sustrato es la molécula con la cual una enzima reacciona para formar productos.
Sustrato
Enzima
Productos de la Reacción
Enzimas en las células
Las mayoría de las
Enzimas son proteínas que están
constituídas por cientos
de aminoácidos
.
Las Enzimas
son enormes
comparado con el
tamaño del Sustrato.
Existe un lugar
llamado sitio activo, que enlaza al Sustrato.
La estructura
tridimensional o
conformación de la Enzima afecta el sitio
activo.
Enzimas en las células
Algunas enzimas pueden reaccionar con más de un Sustrato en el sitio activo.
La conformación de la Enzima determina la disponibilidad y la integridad (forma) del sitio activo, que a su vez determina el que la Enzima funcione eficientemente.
Temperatura y Actividad Enzimática
El calor puede cambiar la conformación de la Enzima y alterar el sitio activo, afectando la actividad enzimática negativamente.Muchas Enzimas exhiben una temperatura óptima en donde su actividad es máxima.
La Enzima Catalasa
Descompone a H2O2 produciendo agua (H2O) líquida y oxígeno (O2) gaseoso.
Las burbujas (O2 gaseoso) son una señal de que está ocurriendo una reacción.
Se encuentra en las células y en la sangre.Su sustrato es el peróxido de hidrógeno (H2O2), mejor conocido como agua oxigenada.
2 H2O2 (ac) → 2 H2O (ℓ) + O2 (g)
Catalasa Presente en la Papa
Estudiaremos la Catalasa presente en la papa.
Determinaremos la actividad de Catalasa midiendo la altura de la columna de burbujas producidas luego de ocurrir la reacción.
2 H2O2 (ac) → 2 H2O (ℓ) + O2 (g)
Determinaremos si la temperatura afecta la actividad enzimática de la Catalasa.
Burbuja de Oxígeno
Columna de Espuma
Hoja de Trabajo: Actividad de Química "Enzimas en las Células" (Estudiante) Parte I: Demostración Interactiva – Catalasa Descomponiendo Peróxido de Hidrógeno Página 1
2 H2O2 (ac) 2 H2O ( ) + O2 (g)
Peróxido de Agua Oxígeno Hidrógeno acuoso líquida gaseoso
Tubo de Ensayo
13 x 100 mm
Tubo de Ensayo con Pulpa de Papa
(fuente de Catalasa)
2.5 cm Pulpa
Pulpa de Papa
Agua Oxigenada (fuente de
Peróxido) hasta marca de 5.5 cm
Burbuja de Oxígeno
Columna de Espuma
Agita rr
5.5 cm
5.5 cm
2.5 cm
Hoja de Trabajo: Actividad de Química "Enzimas en las Células" (Estudiante) Parte II: Tarea en Grupos – Determinación de la Actividad Enzimática de Catalasa Página 1
2 H2O2 (ac) 2 H2O ( ) + O2 (g)
Peróxido de Agua Oxígeno Hidrógeno acuoso líquida gaseoso
Pulpa de Papas
Agua Oxigenada
hasta marca de 2 cm
Burbuja de Oxígeno
Columna de Espuma
Medir la Altura de la Espuma con una Regla
a Tiempos 10, 20…90 segundos.
2 cm
1 cm
Tabla 1: Altura de la Espuma como Función de Tiempo Gráfica 1: Altura como Función de Tiempo
Tiempo (seg) Altura (cm)
10
20
30
40
50
Hoja de Trabajo: Actividad de Química "Enzimas en las Células" (Estudiante) Parte III: Tarea en Grupos – Ef ecto de Temperatura en la Actividad de Catalasa Página 2
2 H2O2 (ac) 2 H2O ( ) + O2 (g) Peróxido de Agua Oxígeno
Hidrógeno acuoso líquida gaseoso
1 1
Con Pulpa
Con H2O2
2
Con Pulpa
Con H2O2
3
Con Pulpa
Con H2O2
4
Con Pulpa
Con H2O2
Dejar a 0ºC por 5 minutos.
Dejar a 25ºC por 5 minutos.
Dejar a 37ºC por 5 minutos.
Dejar a 80ºC por 5 minutos.
1cm
2
1cm
3
1cm
4
1cm
Dejar a 0ºC por 5 minutos.
Dejar a 25ºC por 5 minutos.
Dejar a 37ºC por 5 minutos.
Dejar a 80ºC por 5 minutos.
1 cmPulpa
Agua Oxigenada(fuente de
H2O2)Medir la Altura de la
Espuma con una Regla luego de sacar del
Agua de cada temperatura.
Volver al Agua por 90 segundos.
Hoja de Trabajo: Actividad de Química "Enzimas en las Células" (Estudiante) Parte III: Tarea en Grupos – Ef ecto de Temperatura en la Actividad de Catalasa Página 2
2 H2O2 (ac) 2 H2O ( ) + O2 (g) Peróxido de Agua Oxígeno
Hidrógeno acuoso líquida gaseoso
Cierre de la Actividad
¿Qué es actividad enzimática?Es el consumo o producción de alguna sustancia por unidad de tiempo mediado por una enzima.¿Qué efecto tiene la temperatura
en la actividad enzimática?Tiene varios efectos que compiten entre sí. Puede aumentar la fracción de moléculas con energía suficiente para reaccionar, pero también puede desnaturalizar la enzima.
Mecanismo que se ha sugerido para la catalasa
El grupo “HEME”: componente importante del sitio activo en la catalasa
Efecto de temperatura en la catalasa: un resultado típico.
