FOLLETO
PARA
COMPLEMENTAR
EL
APRENDIZAJE
DE
BIOQUICA
I
AREA:
CIENCIAS DE LA SALUD
ASIGNATURA:
Laboratorio de Bioquímica I. MED195- .
Guía
Para
complementar
la
8va.
Práctica
de
Lab.
Bioquímica
I
TITULO: Factores que
afectan la actividad de las enzimas.
Objetivos:
1. Analizar los
diferentes factores que pueden afectar la actividad enzimática.
2. Estudiar el papel de
la amilasa en el proceso de digestión de Carbohidratos.
PRACTICA
# 6
Enzimas
En
bioquímica,
se
llaman
enzimas
las
sustancias
de
naturaleza
proteica
que
catalizan
reacciones
químicas,
siempre
que
sea
termodinámicamente
posible
(si
bien
no
pueden
hacer
que
el
proceso
sea
más
termodinámicamente
favorable).
En
estas
reacciones,
las
enzimas
actúan
sobre
unas
moléculas
denominadas
sustratos,
las
cuales
se
convierten
en
diferentes
moléculas,
los
productos.
Casi
todos
los
procesos
en
las
células
necesitan
enzimas
para
que
ocurran
en
tasas
significativas.
A
las
reacciones
mediadas
por
enzimas
se
las
denomina
reacciones
enzimáticas.
La
actividad
vital
no
es
más
que
el
desarrollo
de
una
serie
de
reacciones
químicas
entre
un
conjunto
de
moléculas.
Si
un
químico
en
un
laboratorio
realiza
estas
reacciones
lo
normal
es
que
el
rendimiento
(cuantificado
como
la
cantidad
de
producto
deseado
frente
a
la
cantidad
total
del
producto)
sea
muy
bajo,
mientras
que
esta
misma
reacción
en
un
sistema
biológico
tiene
un
rendimiento
del
99%
y
se
realiza
a
una
mayor
velocidad.
Esto
se
debe
a
la
existencia
de
catalizadores,
la
mayoría
de
los
catalizadores
biológicos
que
se
conocen
son
ENZIMAS.
Las
enzimas
son
proteínas
altamente
especializadas
que
tienen
como
función
la
catálisis
o
regulación
de
la
velocidad
de
las
reacciones
químicas
que
se
llevan
a
cabo
en
los
seres
vivos.
Casi
todas
las
reacciones
químicas
de
las
células
son
catalizadas
por
enzimas,
con
la
particularidad
de
que
cada
enzima
solo
cataliza
una
reacción,
por
lo
que
existirían
tantas
enzimas
como
reacciones,
y
no
se
consumen
en
el
proceso.
Los
catalizadores
no
biológicos
son
inespecíficos.
En
una
reacción
catalizada
por
enzima
(E),
los
reactivos
se
denominan
sustratos
(S)
,
es
decir
la
sustancia
sobre
la
que
actúa
la
enzima.
El
sustrato
es
modificado
químicamente
y
se
convierte
en
uno
o
más
productos
(P).
La
enzima
libre
se
encuentra
en
la
misma
forma
química
al
comienzo
y
al
final
de
las
reacciones.
Especificidad
Las moléculas del sustrato se unen a un sitio particular en la superficie de la enzima, denominado sitio activo, donde tiene lugar la catálisis. La estructura tridimensional de este sitio activo, donde solo puede entrar un determinado sustrato (ni siquiera sus isómeros) es lo que determina la especificidad de las enzimas. El acoplamiento es tal que E. Fisher (1894) enunció: "el sustrato se adapta al centro activo o catalítico de una enzima como una llave a una cerradura".
CLASES DE ENZIMASEl nombre de las enzimas es el del sustrato + el sufijo: -asa. Los nombres de las enzimas revelan la especificidad de su función:
Oxido-reductasas:
catalizan
reacciones
de
oxido-reducción,
las
que
implican
la
ganancia
(o
reducción)
o
pérdida
de
electrones
(u
oxidación).
Las
más
importantes
son
las
deshidrogenasas
y
las
oxidasas.
|
|
Transferasas:
transfieren
grupos
funcionales
de
una
molécula
a
otra.
Ej.:
quinasas;
transfieren
fosfatos
del
ATP
a
otra
molécula.
|
|
Hidrolasas:
rompen
varios
tipos
de
enlaces
introduciendo
radicales
H
+
y
OH
-
.(experimento
#
1)
|
|
Liasas:
adicionan grupos funcionales a los dobles enlaces.
|
|
Isomerasas:
convierten los sustratos isómeros unos en otros.
|
|
Ligasas
o Sintasas: forman diversos tipos de enlaces aprovechando la
energía de la ruptura del ATP. Ej: polimerasas.
|
Mecanismo de acción enzimática
Una
enzima,
por
sí
misma,
no
puede
llevar
a
cabo
una
reacción,
su
función
es
modificar
la
velocidad
de
la
reacción,
entendiéndose
como
tal
la
cantidad
de
producto
formado
por
unidad
de
tiempo.(experimento
#
2
y3)
Tal
variación
se
debe
a
la
disminución
de
la
energía
de
activación
Ea;
en
una
reacción
química,
la
Ea
es
la
energía
necesaria
para
convertir
los
reactivos
en
formas
moleculares
inestables
denominadas
especies
en
estado
de
transición,
que
poseen
mayor
energía
libre
que
los
reactivos
y
los
productos.
El complejo Enzima- sustrato posee menor energía de activación que las especies en estado de transición que la correspondiente reacción no catalizada.
El complejo Enzima- sustrato posee menor energía de activación que las especies en estado de transición que la correspondiente reacción no catalizada.
Esta enzima
cataliza la
reacción: Glucosa
+ ATP
→
glucosa 6-fosfato
+ ADP
.
Acompañantes no
proteicos de
las enzimas
Ya sea
que consistan
en una
única cadena
polipeptídica plegada
o en
varias unidades,
muchas enzimas
requieren otras
moléculas no
proteicas para
funcionar.
Las coenzimas reaccionan con la enzima
de igual modo que el sustrato, uniéndose al sitio activo. Se mueven
de una enzima a otra agregando o quitando grupos químicos del
sustrato.
Regulación
enzimática
El metabolismo consiste en una serie
de reacciones catalizadas por enzimas, donde los productos de una
reacción se convierten en los reactivos de la siguiente, lo que se
conoce como VÍAS METABÓLICAS.
Las células deben poder regular estas vías metabólicas y lo hacen a través de reguladores enzimáticos. los inhibidores naturales regulan el metabolismo mientras que los artificiales son utilizados por la medicina, para destruir plagas, etc.
Las células deben poder regular estas vías metabólicas y lo hacen a través de reguladores enzimáticos. los inhibidores naturales regulan el metabolismo mientras que los artificiales son utilizados por la medicina, para destruir plagas, etc.
Inhibición
reversible: pueden
inhibidores competitivos,
los que
se unen
a la
enzima ingresando
en el
sitio activo,
impidiendo así
su enlace
con el
sustrato. Los
inhibidores no
competitivos se
unen a
la enzima
en un
lugar diferente
al sitio
activo cambiando
la forma
de la
proteína y
por lo
tanto la
forma del
sitio activo.
Sus efectos
son reversibles.
|
|
Inhibición
irreversible: hay
inhibidores que
se unen
covalentemente al
sitio activo
de una
enzima, esta
unión es
permanente e
inactiva a
la enzima
destruyendo su
capacidad de
unirse al
sustrato. Ej:
el DIPF
reacciona con
el aminoácido
serina del
sitio activo
de la
enzima
acetilcolinesterasa,
inhibiéndola
irreversiblemente. Esta
enzima participa
en el
mecanismo de
propagación de
los impulsos
nerviosos. El
DIPF es
conocido como
gas nervioso,
algunos ej.
son la
SARINA (usado
en el
ataque terrorista
en un
subterraneo en
Tokio en
1995) y
el MALATION
(insecticida).
|
Las enzimas son moléculas de
proteínas que tienen la capacidad de facilitar y acelerar las
reacciones químicas que tienen lugar en los tejidos vivos,
disminuyendo el nivel de la "energía de activación"
propia de la reacción. Se entiende por "energía de activación"
al valor de la energía que es necesario aplicar (en forma de calor,
electricidad o radiación) para que dos moléculas determinadas
colisionen y se produzca una reacción química entre ellas.
Generalmente, las enzimas se nombran añadiendo la terminación "asa"
a la raíz del nombre de la sustancia sobre la que actúan.
Como se
ha mencionado
ya, las
enzimas no
reaccionan químicamente
con las
sustancias sobre
las que
actúan (que
se denominan
sustrato),
ni alteran
el equilibrio
de la
reacción. Solamente
aumentan la
velocidad con
que estas
se producen,
actuando como
catalizadores. La
velocidad
de
las
reacciones
enzimáticas
dependen
de
la
concentración
de
la
enzima,
de
la
concentración
del
sustrato
(hasta
un
límite)
y
de
la
temperatura
y
el
pH
del
medio.
(experimento
#2
y3)
Enzimas digestivas
Las enzimas adoptan una estructura
tridimensional que permite reconocer a los materiales específicos
sobre los que pueden actuar -substratos-. Cada una de las
transformaciones, que experimentan los alimentos en nuestro sistema
digestivo, está asociada a un tipo específico de enzima. Estas
enzimas son las llamadas enzimas digestivas. Cada enzima actúa sobre
un sólo tipo de alimento, como una llave encaja en una cerradura.
Además, cada tipo de enzima trabaja en unas condiciones muy
concretas de acidez, como se puede ver en el cuadro de abajo. Si no
se dan estas condiciones, la enzima no puede actuar, las reacciones
químicas de los procesos digestivos no se producen adecuadamente y
los alimentos quedan parcialmente digeridos.
Las enzimas y la digestión
|
||||
Enzima
|
Actúa
sobre
|
Proporciona
|
Se
produce en
|
Condiciones
para que
actúe
|
Ptialina
|
Los almidones.
|
Mono y disacáridos.
|
La boca (glándulas salivares).
|
Medio moderadamente alcalino.
|
Amilasa
|
Los almidones y los azúcares.
|
Glucosa.
|
El estómago y páncreas.
|
Medio moderadamente ácido.
|
Pepsina
|
Las proteínas.
|
Péptidos y aminoácidos.
|
El estómago.
|
Medio muy ácido.
|
Lipasa
|
Las grasas.
|
Ácidos grasos y glicerina.
|
Páncreas e intestino.
|
Medio alcalino y previa acción de
las sales biliares.
|
Lactasa
|
La lactosa de la leche.
|
Glucosa y galactosa.
|
Intestino (su producción disminuye
con el crecimiento).
|
Medio ácido.
|
El proceso normal de digestión de los
alimentos, mediante la acción de las enzimas, da como resultado
nutrientes elementales (aminoácidos, glucosa, ácidos grasos, etc.)
que asimilamos en el intestino y son aprovechados por el organismo.
Sin embargo, cuando las enzimas no pueden actuar o su cantidad es
insuficiente, se producen procesos de fermentación y putrefacción
en los alimentos a medio digerir.
En este caso, son los fermentos
orgánicos y las bacterias intestinales las encargadas de descomponer
los alimentos. La diferencia es que en lugar de obtener
exclusivamente nutrientes elementales, como en el caso de la
digestión propiciada por las enzimas, se producen además una gran
variedad de productos tóxicos (indoll, escatol, fenol, etc.). Estas
sustancias también pasan a la sangre, sobrecargando los sistemas de
eliminación de tóxicos del organismo.
Enzimas
intracelulares
Otras enzimas
actúan en
el interior
de las
células, transformando
los nutrientes
que les
llegan a
través de
la sangre
en otras
sustancias, como
el ácido
oxalacético o
el pirúvico,
que forman
parte del
metabolismo celular.
Las enzimas
intracelulares también
son los
responsables de
los procesos
de degradación
celular. En
estos procesos
se obtienen
nutrientes elementales
a partir
de los
materiales estructurales
propios de
las células
cuando el
aporte mediante
la dieta
se interrumpe
(por ejemplo,
durante el
ayuno), o
cuando la
célula no
puede utilizar
los nutrientes
de la
sangre (por
ejemplo, en
la
diabetes).
Particularidades
Hay
enzimas
que
necesitan
la
participación
de
otros
compuestos
químicos
no
proteicos,
denominados
cofactores,
para
poder
actuar
realmente
como
enzimas.
Estos
compuestos
pueden
ser:
el
grupo
prostético,
como
por
ejemplo
el
grupo
hemo
de
la
hemoglobina,
o
una
coenzima,
como
la
coenzima
A
o
el
fosfato
de
piridoxal.
A
la
parte
proteica
sin
el
cofactor
se
le
llama
apoenzima,
y
al
complejo
enzima-cofactor
holoenzima.
También existen
enzimas que
se sintetizan
en forma
de un
precursor inactivo
llamado proenzima.
Cuando se
dan las
condiciones adecuadas
en las
que la
enzima debe
actuar, se
segrega un
segundo compuesto
que activa
la enzima.
Por ejemplo:
el tripsinógeno
segregado por
el páncreas
activa a
la tripsina
en el
intestino delgado,
el pepsinógeno
activa a
la pepsina
en el
estomago, etc.
Las enzimas
actúan generalmente
sobre un
sustrato específico,
como la
ureasa, o
bien sobre
un conjunto
de compuestos
con un
grupo funcional
específico, como
la lipasa
o las
transaminasas. La
parte
de
la
enzima
que
"encaja"
con
el
sustrato
para
activarlo
es
denominada
centro
activo,
y
es
el
responsable
de
la
especificidad
de
la
enzima(experimento
#
1). En
algunos casos,
compuestos diferentes
actúan sobre
el mismo
sustrato provocando
una misma
reacción, por
lo que
se les
llama isoenzimas.
Parte
práctica
MATERIALES....
1.Cristalería:Tubos
de ensayos,mortero, gradilla ,probetas.
2.Otros:
mecchero de Bunsen.
3.Soluciones:
Levadura, Buffer pH = 4.4, 6.0, reactivo de Benedict, yodo catecol,
fenol,almidón,sacarosa extracto de papas.
Experimento
I. Especificidad enzimática.
-La
enzima sacarasa
presente en
la levadura
hidrolizara al
sustrato
sacarosa,
pero no
al sustrato
almidón,
esto demuestra
la especificidad
de las
enzimas y
puede ser
comprobado con
la reacción
de Benedict
que da
positiva para
azucares reductores,como
son la
glucosa y
fructosa.
Monosacáridos que
se liberan
al hidrolizarse
la sacarosa.
Técnica 1:
1-tome
2 tubos
de ensayos
y agregue
al 1ero
1.5 miL
de sacarosa,
0.5 miL
de Buffer
pH =4
y 1.5
miL de
solución de
levadura.
2-Al
2do
tubo añadir
1.5 miL
de soluciona
de almidón,
0.5 miL
de Buffer
pH =
4.4 y
1.5 miL
de solución
de levadura.
3-Agite un
poco ambos tubos y deje reposar durante 30 minutos a temperatura
ambiente.
4-Después
de los
30 minutos
,tome un
3er
tubo de
ensayo y
adicionele 2
miL del
reactivo de
Benedict y
0.5 miL
de la
mezcla del
tubo numero
1.
5-A
un 4to
tubo añadir
2 miL
del reactivo
de Benedict
y 0.5
miL de
la mezcla
del tubo
numero 2.
6-Ponga los
tubos 3 y4 en bano de Maria por 5 minutos.
7-Diga cual
es positivo? cual es negativo ? y porque?.
Experimento
II:
Efecto de
la temperatura
sobre la
actividad
enzimática.
La
enzima oxidasa
presente en
el extracto
de papas,
cataliza la
oxidación de
compuestos tales
como el
fenol,
catecol,
etc; en
este experimento
la oxidasa
actuara sobre
el catecol
y el
producto oxidado
tendrá un
color marrón
rojizo. Se
realizara a
la temperatura.
Cambios de
temperatura inhiben
la reacción
provocando la
desnaturalización de
la enzima
y disminuye
la velocidad
de la
reacción.
Técnica
II:
1-Tome 2
tubos de ensayos y agregue a ambos 1miL de extracto de papa, 0.2 mil
de de Buffer pH=6 y 0.5 miL del sustrato catecol/fenol.
2-Ponga uno
de los tubos en agua hirviendo por 10 minutos y deje el otro a la
temperatura ambiente.
EXPLIQUE
PORQUE
SOLO
OCURRE
LA
REACCION
EN
SOLO
TUBO...
Experimento
# III:
Hidrólisis del
Almidón.
El
almidón al
ser hidrolizado
se va
convirtiendo en
moléculas mas
pequeñas (dextrinas)
que se
identifican por
las pruebas
del yodo.
Una reacción
de color
los identifica.
Técnica
III.
1-Prepare
una emulsión de 5 miL de almidón con un poco de saliva diluida.
2-Tome 0.5
mil de la mezcla y ponerlo en un tubo de ensayo,agregue 1 gota de
solución de yodo.
3-Después
de un minuto,tome otra vez 0.5 mil de la mezcla y agregue a otro tubo
de ensayo y adicione 1 gota de yodo.
4-Realice lo
mismo después de 3,5 y 10 minutos respectivamente.
5-Observe
los colores obtenidos.
Tabla de
apuntes y de sus observaciones...
Muestras
|
reactivos
|
colores
|
observaciones
|
Muestras
|
reactivos
|
colores
|
observaciones
|
Muestras
|
reactivos
|
colores
|
observaciones
|
Muestras
|
reactivos
|
colores
|
observaciones
|
Muestras
|
reactivos
|
colores
|
observaciones
|
Muestras
|
reactivos
|
colores
|
observaciones
|
Muestras
|
reactivos
|
colores
|
observaciones
|
Muestras
|
reactivos
|
colores
|
observaciones
|
BIBLIOGRAFIA.
-Asbun Wady, Ph.D.(1972). Bioquímica
experimental. Santo Domingo R.D.
-Brito,Franklin y Monzó
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Química Orgánica, Cuaderno de trabajo. Santo Domingo. ED
universitaria _UASD,. Págs. 40-43.
-Celsi,
Santiago-Iacobucci, Alberto. Química elemental moderna orgánica.
Buenos Aires, Argentina (1964). ED Kapelius. Págs. 235-237.
-Diccionario de Medicina Océano Mosby.
St. Louis, Estados Unidos. ED Grupo Océano. Pág. 804.
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Química Orgánica, Tomo I. ED Reverté .
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autodidáctica Quillet. México, 11º edición, 1977. ED Cumbre, SA.
Pág.76.
- Ouellet, Robert J.(1971).
Introducción a la Química Orgánica. Ohio, EUA . ED Harla. Págs.
145-152.
-Microsoft
® Encarta
® 2007.
© 1993-2006
Microsoft Corporation.
Reservados todos
los derechos.
-Nuñez Sellas, Alberto.
Introducción al análisis orgánico. Santo domingo, REP. DOM. ED
Pueblo y Educación. Págs. 265-271
Nota: este es un folleto para la ayuda de un mejor
aprendizaje de las practicas de laboratorio de bioquímica I. El
manual oficial deben pasar a adquirirlo por servicios estudiantiles.
- COFACTORES: son iones inorgánicos que se unen temporariamente a las enzimasmoléculapapel en la reacción catalizadHierro Fe 2+ o Fe 3+Oxidación / reducciónCobre, Cu + o Cu 2+Oxidación / reducciónCinc, Zn2+Ayuda a unir el NAD
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