DESARROLLO

ESTUDIOS ENZIMATICOS Y DESNATURALIZACION DE PROTEINAS

INVESTIGACION

1. sQué es una enzima y que funciones cumple en el organismo?

Las enzimas son proteínas, que tienen funciones catalizadoras. Un catalizador corresponde a una sustancia que aumenta la velocidad de una reacción química y que no es alterada debido a la reacción. Las enzimas cumplen la función de dirigir y acelerar muchas reacciones bioquímicas dentro de los organismos, como lo es la digestión, captura de energía y biosíntesis. La acción de enzimática parte por la disminución de la energía de activación, que corresponde a la energía necesaria para que una reacción ocurra.

Dentro de las propiedades de las enzimas se encuentran:

- Aumentar la velocidad de reacción, encontrándose hasta aumentos de 107 a 1019 veces.
- Son catalizadores muy específicos, es decir, rara vez las enzimas dan como resultado productos secundarios, a diferencia de algunos catalizadores inorgánicos.

- Debido a su compleja estructura y gran tamaño, se pueden regular. Esto es de gran importancia para los seres vivos, ya que deben conservar energía y materias primas.

2. Nombre tres enzimas e indique su función específica.

a) Transmetilasa

Es un tipo de enzima llamadas transferasas, que tienen como función transferir grupos moleculares de una molécula donadora a una receptora, dentro de los grupos transferidos se encuentran: grupo amino, carboxilo, carbonilo,metilo, fosforilo y acilo. La transmetilasa cataliza la transferencia de un grupo metilo de una molécula a otra.

b) Peptidasa

Pertenece a la familia de las hidrolasas, estas enzimas catalizan reacciones donde hay ruptura de enlaces como: C-O, C-N o O-P, por la adición de agua (hidrólisis). La peptidasa participa en la ruptura de los enlaces peptídicos de las proteínas.

c) Ligasa de ADN

Este grupo cataliza la formación de enlaces entre dos moléculas de sustrato. La ligasa de ADN es una enzima que une fragmentos pequeños de ADN entre sí.

3. sQué es la catalasa?

La catalasa es una enzima de tipo oxidasa, es decir, utilizan el oxígeno como aceptor de electrones. Se encuentra en los tejidos animales y vegetales donde cumple un papel de antioxidante al degradar el peróxido de hidrógeno, resultante del metabolismo de los organismos, en agua y oxígeno. El peróxido de hidrógeno es una sustancia tóxica para los organismos y resulta letal para la vida, por lo que la catalasa es una enzima muy importante dentro de la mantención del medio interno de las células.



4. Indique el nombre químico del agua oxigenada y su fórmula

El agua oxigenada, químicamente se conoce como peróxido de hidrógeno, su fórmula corresponde a H2O2.

5. sCon que otras sustancias o áreas se utiliza el agua oxigenada como reactivo?

El agua oxigenada o también llamado peróxido de hidrogeno se encuentra en bajas concentraciones en muchos productos domésticos para usosmedicinales y también utilizado como blanqueador de vestimentas y del cabello.
En la industria, el peróxido de hidrogeno es utilizado en concentraciones más altas como componente de combustible para cohetes, espuma de caucho, blanqueador de algodón en industria textil, blanqueador de celulosa en industria papelera, producción de aceites epoxidados y peróxidos orgánicos en industria química y también tratamiento de efluentes industriales.
El agua oxigenada se ha utilizado como antiséptico y agente antibacteriano por muchos años debido a su efecto que oxida.
Mientras que su uso ha disminuido estos últimos años. Todavía es utilizado por muchos hospitales, doctores y dentistas en la esterilización, la limpieza y tratar todo de pisos a canal de la raíz procedimientos
Dentro de la odontología también es necesario, debido a su alto poder de decolorante, es por esto que es frecuente su uso en blanqueadores dentales, enjuagues bucales a modo de desinfectante, para proteger contra la placa bacteriana y la inflamación de las encías.

6. sQué es la técnica de cromatografía y cuantos tipos distintos hay de esta técnica?

Es un método de separación de sustancias que se basa en las diferentes velocidades con que se mueve cada una de ellas a través de un medio poroso arrastradas por un disolvente en movimiento. En el que los componentes a desglosar se distribuyen entre dos fases, una de las cuales constituye un lecho estacionario de amplio desarrollosuperficial y la otra es un fluido que pasa a través o a lo largo del lecho estacionario.

Tipos de cromatografía:

• Cromatografía en papel:

Fue desarrolla por Martin. Tiene como soporte un papel de celulosa. Adquirió una gran extensión por su sencillez y presenta la ventaja de poder utilizar miligramos y microgramos, además presenta la opción de utilizar tanto la técnica descendente ( en columna, etc) como la técnica ascendente.

• Cromatografía en capa fina:

Fue originada por los trabajos de los investigadores rusos Izmailov y Schraiberen en 1938 al separar mezclas de tinturas farmacéuticas. En este tipo de cromatografía la fase estacionaria se extiende sobre un soporte inerte, la dificultad que presentaba el método era el crear una capa homogénea, sin ningún tipo de rugosidad. La cromatografía en capa fina tuvo valor limitado hasta que Stahl estandarizó el método para elaborar capas finas por métodos mecánicos.

• Cromatografía de intercambio iónico:

Esta técnica apareció durante la II Guerra Mundial y en principio tenía la finalidad de separar las tierras raras y los elementos de transición. En 1938 Taylor y Urey utilizan este método para separar isótopos de Litio y Potasio utilizando resinas de zeolita. En 1939 Samuel logra sintetizar resinas de intercambio iónico.

• Cromatografía de gel-filtración:

Fodin y Porath en 1958 descubren que usando como fase estacionaria geles se consigue separar polímeros sintéticos de alto pesomolecular.

• Cromatografía de afinidad:

Ideada por Porath en 1967, usando como fuente un péptido o proteína unida covalentemente a un ligando y se utiliza para la separación de moléculas proteicas.

• Cromatografía de gas:

Es una de las técnicas más utilizadas e importantes, de forma que ha revolucionado el campo de la química analítica.

7. Indique el nombre químico del alcohol y su formula.
Hay distintos tipos de alcoholes dependiendo de la cantidad de carbonos que posea su cadena o si es primario, secundario o terciario, pero el que se usó en el experimento es el alcohol que se compra en la farmacia cuyo nombre es Metanol o mas comúnmente conocido como alcohol metilico y su formula química es CH3OH.

8. sQué factores afectan a las proteínas? Nómbrelos.

El calor
Determinadas sustancias químicas
Cambios bruscos de pH
La polaridad del disolvente Afectan estabilidad estructural de la proteína
La luz ultravioleta .
Ácidos y bases
Solventes orgánicos
Sales de iones metálicos pesados

Las temperaturas elevadas, rompen muy fácilmente los puentes débiles de hidrógeno y las interacciones hidrofóbicas a causa del aumento en la energía cinética de las moléculas. La alteración del pH puede cambiar el patrón de ionización de los grupos carboxilo y amino en las cadenas laterales de los aminoácidos desorganizando el patrón de atracciones yrepulsiones iónicas que contribuyen a la estructura terciaria normal.

9. sA que se le llama desnaturalización de proteínas?

Se llama desnaturalización de las proteínas a la pérdida de las estructuras de orden superior (secundaria, terciaria y cuaternaria), quedando la cadena polipeptídica reducida a un polímero estadístico sin ninguna estructura tridimensional fija.

Estos cambios en estructura producen una perdida de la actividad biológica de la proteína. Si la forma de una proteína se cambia sin alterar, su estructura primaria, se dice que la proteína se ha desnaturalizado. Inicialmente, existe una proteína nativa, o sea la proteína como se encuentra en la célula. Al agregarle un agente desnaturalizante, este hace que la proteína se desenrede y tome otra conformación denominada: espiral aleatoria, que corresponde a la forma desnaturalizada de la proteína. Para algunos casos el proceso de desnaturalización es reversible. La desnaturalización involucra una alteración de la estructura secundaria y terciaria de la proteína; cualquier cambio que perturbe las fuerzas de dispersión, los enlaces de hidrogeno (enlaces Iónicos), desnaturalizan la proteína.

10. sQué proteínas se encuentran en la clara de huevo y la leche? Indique su nombre y estructura.

En la clara de huevo, la ovoalbúmina es la proteína principal, su función biológica es desconocida, aunque se presume que sea una reserva de proteínas para la cría del ave. Esta proteína se desnaturalizamuy fácil, incluso al agitar la clara del huevo, pero aun asi es resistente a tratamientos térmicos, como por ejemplo cuando se preparan para comer.
Esta proteína además presenta muchos de los 8 aminoácidos esenciales, es rica en cisteína y metionina y presenta grupos sulfhidrilos.
En el caso de las proteínas en la leche, esta también posee un tipo de albumina llamada lactoalbúmina, es una proteína soluble, es rica en aminoácidos azufrados y de digestión fácil.
Otras proteínas presentes en la leche son lactoferrina la cual sirve para la protección de recién nacidos frente a infecciones gastrointestinales, la lactoperoxidasa que permite la formación de sustancias con gran poder antimicrobiano, la inmunoglobulina se caracteriza porque facilita la destrucción de estructuras anexas, y la lisozima es una proteína que es capaz de destruir bacterias.





Estructura ovoalbúmina Estructura Lactoalbúmina.


APLICACIÓN

En relación a las actividades practicas realizadas en el Taller Ns 1, responda:

1. sQue provoca la enzima catalasa si reaccionada con agua oxigenada?

La enzima catalasa al reaccionar con peróxido de hidrógeno (agua oxigenada), acelera la reacción que descompone el agua oxigenada en oxígeno gaseoso (O2) e hidrógeno gaseoso (H), produciéndose un intenso burbujeo. Mediante reacción de óxido-reducción:

H202 (l) + E. Catalasa  H20 (g) +1/2 O2 (g)

Los organismos animales y vegetales, al realizar su metabolismo aeróbico de los carbohidratos donde se produce como desecho el peróxido de hidrógeno, que resulta ser una sustancia tóxica dentro de los organismos.
La enzima catalasa se encuentra presente en los organismos vegetales y animales donde cumple un rol importante de antioxidante, ya que en presencia de agua oxigenada, la catalasa acelera la reacción en la cual se descompone en agua y oxígeno gaseoso que resultan ser sustancias no dañinas para los organismos.
Otra aplicación de la catalasa junto con otras enzimas antioxidantes corresponde a la industria de los alimentos donde son muy utilizadas para mantenerlos por más tiempo sin que éstos se descompongan con rapidez.

2. sQué tejido, de los usados, tuvo menor y cual tuvo mayor reacción? Describa lo sucedido

El tejido que tuvo mayor reacción corresponde a la papa sin cocer, ya que al agregar el agua oxigenada al tubo de ensayo el cual contenía una porción de papa y al agitarla un poco, empezó a desprender burbujas de este medio acuoso que desbordo el tubo.
Por el contrario el tejido que tuvo menor reacción en este caso fue la cebolla, ya que en esta reacción no se observó un burbujeo notorio al agregar el agua oxigenada.

3. Ordenes los tejidos según la reacción observada, de menor a mayor.

a) Cebolla.
b) Zanahoria
c) Manzana
d) Papa (La solución desbordó el tubo de ensayo)

4. Uno de los tejidos utilizadosse mantenía por 10 minutos en cocción, para posteriormente producir la reacción con el peroxido de hidrogeno. En relación a sus observaciones, responda :

a. sCuál tejido escogió y por qué?

Se escogió la papa ya que había sido esta la cual tuvo mayor reacción al agregarle el peróxido de hidrogeno, llegando a desbordar el tubo de ensayo que contenía la solución.

b. sNoto algún cambio en la reacción entre el tejido crudo y el cocido con el agua oxigenada? Descríbala.

Si se noto un cambio, ya que la materia cruda al entrar en contacto con el peroxido de hidrógeno produjo una gran cantidad de burbujas, en cambio la materia cocida no manifestó el mismo fenómeno y no produjo burbujas

c. Si su respuesta es positiva, sA qué atribuye este cambio?

Como se sabe, la catalasa reacciona químicamente con el peroxido de hidrógeno haciendo que este ultimo libere un oxigeno de su composición y por ende haya una producción de pequeñas burbujas. Por un lado tenemos la materia cruda que posee una alta concentración de catalasa ya que no a sido sometida a ningún cambio brusco ya sea de temperatura, ph ,etc.
En cambio la materia cocida, se sometió a una alta temperatura y como es una enzima, por lo tanto una proteína, esta se desnaturalizo haciendo que esta perdiera su estructura terciaria y cuaternaria y motivo de esto perdiera su capacidad biológica, entre ellas de reaccionar con otros compuestos. Se observo que en el primer caso, hay una granaparición de burbujas dentro del tubo de ensayo producto de la reacción catalasa + peroxido de hidrogeno, y en el segundo caso se noto la aparición solo de 1 o 2 burbujas y esto fue porque ya no había catalasa biológicamente funcional para llevar a cabo la reacción, esta desnaturalizada.

5. Describa lo que sucedido en la Parte II del laboratorio.
En esta actividad tuvimos que reconocer la desnaturalización de las proteínas, aplicando los siguientes materiales: Clara de huevo, Alcohol, 2 tubos de ensayo.
El procedimiento a realizar fue el siguiente: Colocamos un poco de clara de huevo en el interior de los tubos de ensayo y a uno de ellos le agregamos alcohol para luego agitarlo y al otro lo sometimos al calor por 5 min. aprox.
Lo que ocurrió fue que la clara de huevo posee ciertas proteínas llamadas proteínas globulares y al someterlas al calor o al alcohol, estas proteínas cambian de estructura formando enlaces dándole a la clara de huevo la consistencia y el color cuando uno “cocina” un huevo.
Así, debido a este experimento pudimos comprobar la desnaturalización de proteínas de la clara de huevo.

6. sQué factores se aplicaron a las sustancias para poder determinar la presencia de proteínas en ella?

Alcohol (agente químico) y el calor (temperatura)

7. Realice como mínimo 4 conclusiones con respecto a las actividades realizadas.

1. La catalasa es una enzima que se encuentra en organismos vivos, en tejidos vegetales como (patata,zanahoria, lechuga, etc) y también en tejidos animales (carne, pescado, etc) quién esta encargada de catalizar la descomposición del peroxido de hidrogeno (H202) en oxígeno y agua.
En la actividad 1 (parte A) la que mayor reacción manifestó fue “la papa” porque la catalasa separó el oxigeno del peroxido de oxigeno, liberando una gran cantidad de gas (O2). Y la “cebolla” fue la de menor reacción porque no presenta la misma cantidad de catalasa que la papa.

2. El peróxido de hidrógeno, o agua oxigenada, es un residuo del metabolismo celular de muchos organismos vivos dada su toxicidad debe transformarse rápidamente en compuestos menos peligrosos. Esta función la efectúa la catalasa; pero es probable que no ocurrirá reacción alguna y la catalasa no se manifieste en forma de burbujas como en la actividad 1 (parte b) donde el tejido de mayor reacción, la papa, fue sometida al calor por 4 mins y no hubo ninguna reacción, ya que, la enzima se desnaturalizó, es decir, debido al calor la catalasa separara el Oxigeno del Peroxido de Oxigeno, liberando una gran cantidad de gas (O2).La catalasa perdió sus propiedades antioxidantes.

3. La desnaturalización de proteínas, en bioquímica, corresponde al cambio estructural de las proteínas o ácidos nucleicos, al perder su estructura original y de esta forma su óptimo funcionamiento alterando así las propiedades físico-químicas. Esto se demostró con las proteínas presentes en la clara de huevo al aplicarle calor,es una desnaturalización por cambio de temperatura

4. Lo mismo ocurre cuando se le agrega alcohol a la clara de huevo; siendo esta una desnaturalización por cambio de solvente; pero también hay por cambio de ph (al agregar jugo de limón a la leche) o por cambio de concentración de sales (al agregarle fertilizante a la clara de huevo). En todos los casos Las proteínas pueden verse como un precipitado al desnaturalizarlas

Bibliografía

 Mckee, J. Bioquímica, Las bases moleculares de la vida. 4ta Edición. Editorial McGraw-Hill. 2009

Capítulo 5 Proteínas
Capítulo 6 Enzimas

 Freeman, W and Company. Bioquímica. 6ta Edición. Editorial Reverté, S.A. Barcelona, España. 2008.

Linkografìa:

• Extraído de:

https://www.textoscientificos.com/quimica/cromatografia, el 8 de noviembre de 2010.

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https://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/2000024/lecciones/cap01/01_01_15.htm, el 8 de noviembre de 2010.

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https://iesgarciamorato.org/Bio%20y%20Geo/Pract_bioquimica.htm, el 8 de noviembre de 2010

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https://www.laboratorioclinico.co.cc/index.php?option=com_content&view=article&id=6:prueba-de-la-catalasa-protocolo&catid=5:bacteriologia&Itemid=5, el 7 de noviembre de 2010.

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https://bvs.sld.cu/revistas/ibi/vol15_2_96/ibi01296.htm, el 7 de noviembre de 2010.

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https://genesis.uag.mx/edmedia/material/quimicaII/enzimas.cfm, el 7 de noviembre de 2010.