Notas de laboratorio para BIO 1003
© 30 de agosto de 1999, John H. Wahlert & Mary Jean Holland
ENZIMAS
Proteínas Que actúan Como catalizadores
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Las células no tienen las opciones de calor y agitación vigorosa para acelerar las reacciones químicas haciendo que los átomos y las moléculas chocen entre sí con más frecuencia y con más fuerza. En su lugar, fabrican catalizadores de proteínas llamados enzimas que proporcionan superficies en las que los reactivos se encuentran en la orientación adecuada, y las enzimas incluso pueden debilitar los enlaces que se van a romper. Las enzimas tienen una alta especificidad: solo los reactivos específicos caben en sus superficies y equilibran las cargas superficiales locales del lugar llamado sitio activo. El conjunto particular de reactivos para una enzima se llama sustrato(s). Las enzimas, como todos los catalizadores, no se modifican por la reacción que catalizan; por lo tanto, cuando todos los reactivos se han convertido en productos, las moléculas enzimáticas originales permanecen.
La función de la enzima depende del entorno en el que se produce la reacción. Factores como la temperatura y el pH pueden influir en gran medida en la capacidad de una enzima para hacer su trabajo. La siguiente serie de experimentos ilustra los principios de las reacciones catalizadas enzimáticamente en sistemas biológicos. Utilizaremos la enzima catecolasa (o catecol oxidasa) que es común en las plantas; está presente en el jugo de papa recién exprimido que se ha proporcionado. Los sustratos de la catecolasa son el catecol y el oxígeno. Los sustratos reaccionan entre sí dentro del sitio activo de la enzima. Los productos formados por esta reacción son la benzoquinona y el agua; dado que la benzoquinona tiene un color marrón, se puede ver que la reacción ha tenido lugar. Esto se denomina reacción de pardeamiento de la fruta. La benzoquinona inhibe el crecimiento de microorganismos y evita que la fruta dañada se pudra. En células no dañadas, la catecolasa se almacena en vesículas y no interactúa con el catecol.
En presencia de la enzima catacolasa:
catecol + ½O2 
benzoquinona + H2O
En todos los experimentos a continuación, mezcle los ingredientes según lo especificado y revuelva la mezcla con un vortex genie o golpeando el lado del tubo cerca de la parte inferior; incube las mezclas a 40 grados C, a menos que se especifique lo contrario.
Si dudaba de la pureza de la enzima, ¿cómo podría averiguar si hay algo más en el extracto de patata además de la catecolasa?
I. Formación y Detección de Benzoquinona
Este experimento establece los estándares de apariencia cuando la reacción ha tenido lugar o no. Utilice agua destilada donde esté indicado el H2O.
| Mix | Initial color | Color change (after 5 min) |
| 10 drops potato extract with 10 drops 1% catechol (experiment) |
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| 10 drops potato extract with 10 drops H2O (control) |
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| 10 drops 1 % catechol with 10 drops H2O (control) |
¿Cómo definirías los conceptos de un control y de un experimento?
II. Especificidad enzimática
La hidroquinona es estructuralmente similar pero no igual al catecol. En este experimento veremos si la enzima también puede convertirla en benzoquinona, o si la enzima es simplemente demasiado específica en su diseño para interactuar con la molécula similar pero no idéntica.
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Mix |
Initial color | Color change (after 5 min) |
| 10 drops potato extract with 10 drops 1% catechol |
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| 10 drops potato extract with 10 drops hydroquinone |
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| 10 drops hydroquinone with 10 drops H2O (control) |
¿Puede el enxyme convertir la hidroquinona benzoquinona? ¿Cómo llegó a esta conclusión?
NOTA: TU GRUPO HARÁ III O IV, NO AMBOS.Pregunte a su instructor de laboratorio si su grupo hará temperatura III o pH IV.
III. Efecto de la temperatura en la Actividad Enzimática
Las enzimas están diseñadas para funcionar dentro de un rango de temperatura específico. Puede hacer algunas conjeturas en cuanto al resultado de las siguientes temperaturas a continuación. Tenga en cuenta que las estructuras que producen la enzima son la fruta y la patata; en la escala de temperatura Celsius 0 grados es congelación, 22 grados es temperatura ambiente y 100 grados es ebullición. Cuanto más caliente esté, más rápidamente vibrarán y se moverán las moléculas. Las colisiones de moléculas de agua con la enzima podrían deshacer su estructura plegada que se mantiene en posición por enlaces de hidrógeno; cuando esto sucede, se dice que la molécula ha sido desnaturalizada. Qué pasaría con el sitio activo, en este caso? A bajas temperaturas, las moléculas se mueven muy lentamente, y la probabilidad de que choquen y reaccionen entre sí es muy baja. Tenga en cuenta que el extracto de patata se ha mantenido en hielo. ¿Por qué?
Anote su hipótesis sobre el efecto de la temperatura en la actividad enzimática:
Configure 6 pares de tubos de ensayo con 10 gotas de extracto de patata en un juego y 10 gotas de catecol al 1% en el otro. Incubarlos durante 5 minutos, un par en cada uno de los 5 ambientes de temperatura indicados a continuación. A continuación, mezcle el extracto de patata y el catecol; registre el color inicial y vuelva a colocar el tubo en los entornos de temperatura controlada. Graba el color de nuevo después de 5 minutos.
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Temperatura |
color Inicial |
cambio de Color |
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0 degrees C |
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22 degrees C |
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40 degrees C |
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60 degrees C |
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80 grados C |
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100 ° C |
los resultados de apoyar su hipótesis inicial?
Qué temperaturas desnaturalizan la enzima para que no pueda recuperarse.
¿Qué es el precipitado blanco que se forma a 100 grados C?
IV. Efecto del pH en la Actividad enzimática
La escala de pH mide el número de iones de hidrógeno (cada uno con una carga +1) presentes en la solución. La escala en sistemas biológicos va de 0 (fuertemente ácida) a 14 (fuertemente básica). 7, el punto neutro, es el pH del agua pura. Recuerde que la estructura plegada de las moléculas de proteína se debe en gran parte a la unión de hidrógeno entre partes de carga opuesta de la cadena de polipéptidos. Otros iones en solución podrían reemplazar las partes correspondientes de la cadena y hacer que se deshaga. Cuando esto sucede, qué pasa con el sitio activo?
Anote su hipótesis sobre el efecto del rango de pH en la actividad enzimática:
Configure 7 tubos de ensayo con 40 gotas de una solución de pH tamponada diferente en cada uno. Agregue 10 gotas de extracto de patata a cada una y revuelva. Luego agregue 10 gotas de catecol al 1% a cada una y revuelva.
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pH |
Initial color |
Color change (5 min after adding catechol) |
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pH 2 |
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pH 4 |
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pH 6 |
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pH 7 |
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pH 8 |
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pH 10 |
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pH 12 |
Do the results support your hypothesis?
¿A qué pH o rango de valores de pH funciona mejor la enzima?
¿Por qué poner jugo de limón en frutas recién cortadas retrasa su dorado?
V. Necesidad de Cofactores para la Actividad Enzimática
Muchas enzimas funcionan solo si hay un cofactor asociado con ellas. La catecolasa requiere cobre como cofactor. La PTU es una sustancia química que tiene una afinidad más alta por el cobre que la catecolasa, y elimina el cobre de la enzima. Se puede observar lo que sucede con la función de la enzima cuando se elimina su cofactor. We refer to cofactors that our bodies need as vitamins and minerals.
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Mix |
Initial color |
Color change (5 min after adding catechol) |
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Tube A |
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Tube B |
Que tubo, a o B, es el control en este experimento?
