Actividad de Química: Enzimas en la células Alianza para el Aprendizaje de Ciencias y Matemáticas (AlACiMa) Junio 4, 2007 Actividad de Química: Enzimas en la células Dr. Noel Motta y Dra. Rosa V. Flores, UPR-Río Piedras

Enzimas en las células Objetivos 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 Objetivos 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.

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. Productos de la Reacción Sustrato Enzima El Sustrato es la molécula con la cual una enzima reacciona para formar productos.

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. La estructura tridimensional o conformación de la Enzima afecta el sitio activo. Existe un lugar llamado sitio activo, que enlaza al Sustrato.

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 Se encuentra en las células y en la sangre. Su sustrato es el peróxido de hidrógeno (H2O2), mejor conocido como agua oxigenada. Descompone a H2O2 produciendo agua (H2O) líquida y oxígeno (O2) gaseoso. 2 H2O2 (ac) → 2 H2O (ℓ) + O2 (g) Las burbujas (O2 gaseoso) son una señal de que está ocurriendo una reacción.

Catalasa Presente en la Papa Estudiaremos la Catalasa presente en la papa. Burbuja de Oxígeno Columna de Espuma 2 H2O2 (ac) → 2 H2O (ℓ) + O2 (g) Determinaremos la actividad de Catalasa midiendo la altura de la columna de burbujas producidas luego de ocurrir la reacción. Determinaremos si la temperatura afecta la actividad enzimática de la Catalasa.

Volver al Agua por 90 segundos. Dejar a 0ºC por 5 minutos. Dejar a 25ºC por 5 minutos. Dejar a 37ºC por 5 minutos. Dejar a 80ºC por 5 minutos. 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. 1 cm Pulpa

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.