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Informe de Laboratorio de Biología # 7 Tema:
Efecto de la concentración del sustrato sobre la Catalasa Objetivo: Medir la cantidad de O2 liberado del agua oxigenada (H2O2) por reacción de la catalasa del hígado de pollo. Variables: -Variable Independiente.- La reacción de la enzima Catalasa encontrada en el hígado de pollo junto al agua oxigenada (H2O2). Concentración de agua oxigenada (H2O2) de 10 V Y 20V. Tiempo cada 5 segundos -Variable Dependiente.- La producción de oxigeno por reacción de la enzima catalasa en el H2O2, obteniendo valores en ml que se mide en el tubo de ensayo. Volumen de oxígeno en ml liberado en un tiempo fijo(cada 5 segundos) -Variable Controlada.- El tiempo específico, controlado en una escala de 5 segundos, marcando el valor obtenido según la producción de O2. Volumen de H2O2 (20 ml), Peso del hígado, Temperatura ambiente (26 °C aproximadamente) Marco Teórico Nuestro cuerpo produce peróxido de hidrógeno para combatir la infección que debe estar presente para que nuestro sistema inmunológico funcione correctamente. Los glóbulos blancos son conocidos como leucocitos. Una sub-clase de leucocitos llamados neutrófilos produce peróxido de hidrógeno como la primera línea de defensa contra las toxinas, parásitos, bacterias, virus y levaduras. Mata a los microorganismos mediante su oxidación, lo que puede ser mejor descrito como un proceso de combustión controlada. Cuando el peróxido de hidrógeno reacciona con el material orgánico, se descompone en oxígeno y agua. La catalasa es una enzima perteneciente a la categoría de las oxidorreductasas que cataliza la descomposición del peróxido de hidrógeno (H202) en oxígeno y agua.2 Esta enzima utiliza como cofactor al grupo hemo y al manganeso. 2 H2O2
2 H2O + O22
El peróxido de hidrógeno es un residuo del metabolismo celular de muchos organismos vivos y tiene entre otras una función protectora contra microorganismos patógenos, principalmente anaerobios, pero dada su toxicidad debe transformarse rápidamente en compuestos menos peligrosos. Esta función la efectúa esta enzima que cataliza su descomposición en agua y oxígeno. Además la catalasa se usa en la industria textil para
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la eliminación del peróxido de hidrógeno, así como en menor medida se emplea en la limpieza de lentes de contacto que se han esterilizado en una solución de peróxido de hidrógeno. La ausencia congénita de catalasa es causante de una acatalasemia (o acatalasia), laenfermedad de Takahara que se manifiesta por la ausencia de actividad de la catalasa en los glóbulos rojos y con severas infecciones gangrenosas de la boca, pudiendo producir la pérdida de los dientes y graves destrucciones de los maxilares y regiones blandas que los cubre. Enfermedad congénita del Japón (2 de 100.00 habitantes sufren de este trastorno). “El mecanismo completo de la catalasa no se conoce, aun así la reacción química se produce en dos etapas: H2O2 + Fe(III)-E → H2O + O=Fe(IV)-E H2O2 + O=Fe(IV)-E → H2O + Fe(III)-E + O2 Donde Fe-E representa el núcleo de hierro del grupo hemo unido a la enzima que actúan como cofactores. La enzima se presenta en forma de homotetrámero y se localiza en los peroxisomas. Esta enzima puede actuar como una peroxidasa para mucha sustancias orgánicas, especialmente para el etanol que actúa como donante de hidrógeno. Las enzimas de muchos microorganismos, como el Penicillium simplicissimum, que exhiben actividad de catalasa y peroxidasa, son frecuentemente llamadas catalasas-peroxidasas.”1 El peróxido de hidrógeno (H2O2), también conocido como agua oxigenada, dioxogen o dioxidano, es un compuesto químico con características de un líquido altamente polar, fuertemente enlazado con el hidrógeno tal como el agua, que por lo general se presenta como un líquido ligeramente más viscoso que ésta. Es conocido por ser un poderoso oxidante. A temperatura ambiente es un líquido incoloro con sabor amargo. Pequeñas cantidades de peróxido de hidrógeno gaseoso se encuentran naturalmente en el aire. El peróxido de hidrógeno es inestable y se descompone lentamente en oxígeno y agua con liberación de calor. Su velocidad de descomposición puede aumentar mucho en presencia de catalizadores. Aunque no es inflamable, es un agente oxidante potente que puede causar combustión espontánea cuando entra en contacto con materia orgánica o algunos metales, como el cobre, la plata o el bronce. El peróxido de hidrógeno se encuentra en bajas concentraciones (3 a 9%) en muchos productos domésticos para usos medicinales y como blanqueador de vestimentas y el cabello. En la industria, el peróxido de hidrógeno se usa en concentraciones más altas para blanquear telas y pasta de papel, y al 90% como componente 1
http://es.wikipedia.org/wiki/Catalasa
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de combustibles para cohetes y para fabricar espuma de caucho y sustancias químicas orgánicas. En otras áreas, como en la investigación, se utiliza para medir la actividad de algunas enzimas, como la catalasa. Concentración de Sustrato.- En toda reacción enzimática, si se incrementa la concentración del sustrato se produce un aumento de la velocidad de formación del producto, tendente a restablecer el equilibrio químico entre la concentración del sustrato y la del producto. En este proceso la enzima no varía. Se puede explicar considerando que, al abundar más las moléculas del sustrato, son más probables los encuentros o choques entre estas moléculas y la enzima. Si la concentración del sustrato es excesiva, la velocidad de reacción no aumentará, debido a que todas las enzimas están en forma de complejo (E-S). En ciertos casos se producirá un tipo se inhibición enzimática en la que dos sustratos se unen a la vez a la enzima, inutilizándola. Materiales:
Balanza de laboratorio de triple brazo, capacidad: 2610 gr ( Matriz de Kitasato Bisturí Tapón de caucho con orificio en el centro 7 1/2 2 pinzas con doble nuez 1 probeta de 20 ml 1 manguera plástica 30 cm 500 ml de agua oxigenada de 10 V y 20 V 1 marcador permanente 1 Soporte universal 1 pipeta graduada en ml (10/0,1 ml +.0,1) 10 ml 2 papeles filtro Ampolla de decantación 1 cronómetro +- seg 56 gr de hígado de pollo 1 par de guantes 3 tubos de ensayo 1 agitador 1 gradilla 1 cuba de hidrodinamia
)
Procedimiento:
1. Introducir la ampolla de decantación al orificio del tapón de caucho. 2. Sujetar el matriz de kitasato al soporte universal con la pinza de doble nuez.
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3. Con la ayuda del bisturí cortar el hígado de pollo en trozos y pesarlos en la balanza de triple brazo.(Usar guantes para manipular el hígado de pollo). 4. Anotar el peso del hígado de pollo que puede variar entre 8,00gr y 9,00 gr por cada trozo. 5. Medir la cantidad de H2O2 20 ml con la ayuda de la pipeta de 10 ml y depositarla en la ampolla de decantación. 6. Colocar un trozo de hígado de pollo (8,00gr-9,00gr) al matriz de kitasato y taponarlo que ya se encuentra con la ampolla de decantación introducida. 7. Sujetar la ampolla de decantación al soporte universal con la pinza de doble nuez. 8. Conectar el tubo de desprendimiento con la manguera de 30 cm, la misma que llega a la cuba de hidrodinamia con agua potable 9. Llenar el tubo de ensayo con agua potable y taparlo con el dedo pulgar e invertirlo dentro de la cuba.
Obtención de datos brutos:
Tabla N°1 Volumen de O2 en ml, liberado por la reacción entre el hígado (catalasa) de pollo y H2O2 a 10 V entre 20s Tiempo/segundos 1 segundo
Prueba 1
Prueba 2
Prueba 3
ml de O2 liberado 0,1 ml 6,6 ml 4,5 ml 10,7 ml 1,2 ml
ml de O2 liberado 0,1 ml 0 ml 6,2 ml 14,7 ml 2,1 ml
ml de O2 liberado 0,1 ml 4.3 ml 5,7 ml 9,5 ml 3,5 ml
5 s 10 s 15 s 20 s Peso en gr. del trozo 9,4 gr 9 gr 9,1 gr hígado ( 0.1 gr) Incertidumbre: En la prueba 2, durante los 5 primeros segundos no se presentó O2 por lo tanto no descendía el agua del tubo de ensayo. Tabla N°2
Volumen de O2 en ml, liberado por la reacción entre el hígado (catalasa) de pollo y el peróxido de hidrogeno (H2O2) a 20 V entre 10s Tiempo/segundos
Prueba 1
Prueba 2
Prueba 3
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1 segundo 5s 10 s Peso en gr. del trozo de hígado ( 0,1 gr)
ml de O2 liberado 0,1 ml 17,7 ml 4,8 ml
ml de O2 liberado 0,1 ml 22,9 ml 0 ml
ml de O2 liberado 0,1 ml 21,0 ml 2 ml
9,1 gr.
8,9 gr
8,8 gr
Incertidumbre: En la prueba 2, a los 5 primeros segundos se vacío casi por completo el tubo de ensayo pero quedo ml de agua debido que se encontraba inclinado.
Procesamiento de datos brutos: Media aritmética:
Media aritmética: ̅
∑
̅ n: número de muestra
Tabla N°3 Aplicación de la media aritmética en los tiempos 5s, 10s, 15s y 20s de O2 liberado por la reacción entre el hígado de pollo (catalasa) y H2O2 a 10 V de las tres tomas respectivamente.
Tiempo en s ( 0,1s)
Cálculo del promedio de O2 en ml de las tres pruebas efectuadas. ̅
5s ̅
̅ ̅ Incertidumbre: En la prueba 2, durante los 5 primeros segundos no se presentó O2 por lo tanto no descendía el agua del tubo de ensayo y no forma parte del cálculo de la media debido a que es 0 ml,
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dyd028 10s ̅ ̅ ̅ 15s ̅ ̅ ̅ 20s ̅ ̅ ̅
Tabla N°4 Aplicación de la media aritmética en los tiempos 5s y 10s de O2 liberado por la reacción entre el hígado de pollo (catalasa) y H2O2 a 20 V de las tres tomas respectivamente.
Tiempo en s (
1s)
Cálculo del promedio de O2 en ml de las tres pruebas efectuadas. ̅
5s ̅
̅ ̅ 10s ̅ ̅ ̅ Incertidumbre: En la prueba 2, a los 5 primeros segundos se vacío casi por completo el tubo de ensayo pero quedo ml de agua debido que se encontraba inclinado entonces se colocó 0 ml a los 10 s no formando en el procedimiento de la media.
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Presentación de datos procesados: Tabla N°5 Presentación de nivel de O2 producido durante las tres tomas (tiempo) respectivo por acción de la enzima catalasa con el H2O2 EN 10V. Tiempo en s ( 0,1s)
Promedio de O2 en ml
5s 10s 15s 20s
Tabla N°6
Presentación de nivel de O2 producido durante las tres tomas (tiempo) respectivo por acción de la enzima catalasa con el H2O2 EN 20V. Tiempo en s ( 0,1s)
Promedio de O2 en ml
5s 10s
Incertidumbre: En la prueba 2, a los 5 primeros segundos se vacío casi por completo el tubo de ensayo pero quedo ml de agua debido que se encontraba inclinado entonces se colocó 0 ml a los 10s no formando en el procedimiento de la media.
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Grafico N°1
Producción de O2, Reacción de la Enzima Catalasa en H2O2 de 10V. Producción de O2 en mililitros
14 12
11,63ml
10 8 5,45ml
6
5,46ml
4 2,26ml
2 0 5
10
15
20
Tiempo en segundos
Grafico N°2
Producción de O2, Reacción de la Enzima Catalasa en H2O2 de 20V Producción de O2 en mililitros
25 20,53ml
20 15 10 5
3,4ml
0
0 0
2
Tiempo en segundos
4
6
8
10
12
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Conclusión.Luego de tener listos y presentes los datos cualitativos se puede decir ahora que la producción de oxigeno liberado por la acción del contacto de la enzima Catalasa (la cual encontramos en el hígado de pollo) con el peróxido de hidrogeno (Agua Oxigenada H2O2) pero con la utilización de diferentes volúmenes o rango de este compuesto químico artificial. Dando así que según el grafico 1 la primera liberación de oxigeno por parte del H2O2 de 10V donde deja claro un producción promedio de 5 ml por cada 5 segundo hasta que termine el tubo de ensayo con agua de vaciarse pero comparado con la liberación de O 2 por parte del H2O2 con volumen de 20 nos damos cuenta cuan mayor es su producción según muestra la gráfica 2, que solo en un lapso promedio de 6 segundo ya se ha producido una cantidad de 20 ml, terminado de vaciar este tubo de ensayo de capacidad de 23 ml en menos de 8 segundo aproximados. Esto demuestra la efectividad de una sola molécula de catalasa es capaz de desdoblar 5 millones de moléculas de peróxido de hidrógeno en un minuto a 0 ºC de temperatura. La enzima CATALASA del hígado al tener contacto con el peróxido de hidrógeno, rompe la molécula liberando oxígeno; durante la reacción salen burbujas a la superficie pero la tapa del frasco impide que estas salgan quedando el gas dentro. Limitantes.La falta de un control exacto del tiempo, el cual no se determinaba bien a causa de la rápida producción de Oxigeno especialmente al aumentar el volumen del peróxido de hidrogeno. Propuestas.Es de realizar más conteos seguidos para determinar más datos, y utilizar el peróxido de hidrogeno en más volúmenes para calcular cuánto oxigeno pueden producir.
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Anexos
Colocación de los 20 ml de Peróxido de Hidrogeno.
Produccion de Oxigeno en ml
Medición de los ml obtenidos en el tubo de ensayo
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Bibliografía * http://es.wikipedia.org/wiki/Catalasa * http://es.wikipedia.org/wiki/Per%C3%B3xido_de_hidr%C3%B3geno * http://html.rincondelvago.com/mecanismos-de-control-de-la-actividad-enzimatica.html
