¿SE PUEDE LLEGAR A INHIBIR LA ACTIVIDAD DE LA ENZIMA CATALASA CON Pb- y CN- ?
CONCEPTOS
EQUIPO 1 INTEGRANTES:
● FERNÁNDEZ MORALES CARLOS ANTONIO
● GIJADA CELISEO VICTORIA
● HERNANDEZ CABRERA LIZBETH
● RAMÍREZ ROMERO ROSA
CONCLUSIÓN
Enzima: Es una catalizador biológico que incrementa la velocidad de las reacciones producidas en las células millones de veces.
Características:
A partir de las reacciones en los tubos con muestras de origen vegetal y animal con la presencia de catalasas en ellos se demostró
la deshidrogenación del peróxido de hidrogeno tomando de base una reacción redox así como su inhibición a través de la
manipulación de la temperatura además de poder eliminar la actividad enzimática con ayuda de inhibidores que eliminan la
actividad catalítica de la enzima y a través de esto establecer un criterio para determinar la cantidad de catalasas presentes los
tejidos.
a.Son proteínas.
DISCUSIONES
Las enzimas igual que otras proteínas tienen masas moleculares relativas que van desde 12000 hasta más de un millón. Algunos enzimas no requieren para su
actividad más grupos químicos que sus residuos aminoácidos otros requieren un componente adicional llamado cofactor. El cofactor pueden ser uno o varios iones
inorgánicos o una molécula orgánica o metalorgánica compleja denominada coenzima. Las coenzimas actúan como transportadores transitorios de grupos
funcionales específicos.
Un coenzima o ion metálico unido covalentemente a la proteína enzimática se denomina grupo prostético.
b.Son los catalizadores más eficientes que se conocen. La mayor parte de las reacciones celulares que ocurren a una velocidad alrededor de un millón de veces
más alta de lo que serían en ausencia de enzimas.
Plomo:Puede lograr una sustitución del ion Fe (III)por la del ion Pb(II). Cuando se logra la sustitución, la enzima
queda desactivada,pues el plomo (ahora en la enzima) no tiene la cantidad de orbitales vacíos para cumplir con
c.La mayoría de las enzimas se distinguen por su especificidad, lo que significa que cada conversión de un reactivo (llamado sustrato) en un producto es catalizada la misma función del hierro. La adición de ion cianuro tiene un modo diferente de actuar. La unión del plomo a la
por una enzima determinada.
catalasa se da en los grupos sulfhídrico-libres de las cisteínas que contiene la enzima, de forma covalente, por
d.Quizá una de las más notables características es que las acciones de muchas enzimas están reguladas de modo que pueden cambiar de un estado de baja
lo que su inhibición sobre la enzima es irreversible.
actividad a uno de alta actividad, dependiendo de las condiciones celulares en las que se encuentren.
Temperatura: La temperatura afecta a las reacciones químicas.Pero debido a
que las enzimas son proteínas se presenta una desnaturalización térmica. En
general, la velocidad de la reacción se incrementa con la temperatura hasta
que un punto máximo es alcanzado. Este incremento se debe a que aumenta
el número de moléculas ricas en energía que pueden pasar la barrera
energética de estado de transición, para formar a los productos; la temperatura
a la cual la actividad catalítica es máxima se llama temperatura óptima, si la
temperatura aumenta por encima de la temperatura óptima, disminuye e
incluso cesa la actividad enzimática debido a que la enzima se desnaturaliza.
Cada enzima posee una temperatura óptima, en las enzimas humanas suele
estar alrededor de 37°C. La enzima catalasa, al igual que otras proteínas, se
puede desnaturalizar al exponerla a altas temperaturas. Al perder su estructura
se perderá también la función, por lo que no podrá descomponer el agua
oxigenada.
Clasificación general:
El primer método de las enzimas consta de 4 dígitos separados por puntos
A,B,C,D
1° CLASE. Indica el tipo de reacción
2° SUBCLASE. Indica el sustrato
3° SUB SUB CLASE. Indica el cosustrato
4° NÚMERO DE ORDEN
CATALASA:
La catalasa es una proteína que contiene un resto hemo en el sitio
activo la enzima está compuesta por cuatro subunidades idénticas,
cada una con su propio sitio activo enterrado profundamente. El ion de
hierro, que se muestra en verde, está agarrado al centro de un grupo
hemo con forma de disco.
Cada una larga cadena con 500 aminoácidos. contiene cuatro grupos hemo porfirinicos (hierro) que llevan a la enzima a reaccionar con el peroxido de
hidrógeno. El pH óptimo para la catalasa es aproximadamente de 7, la temperatura varia por especie. El centro activo de la catalasa es una proteína hemo
denominada citrocromos.
Heme tetramérica y desintoxica H 2 O 2 en oxígeno y agua. Es una enzima metaloproteína oxidorreductasa y neutraliza eficientemente H 2 O 2 cuando está
presente en altas concentraciones.
Las catalasas están presentes de manera ubicua en organismos aeróbicos, que incluyen casi todos los tejidos de mamíferos , en los que las catalasas muestran
la mayor actividad enzimática en el hígado (Las células de Kupffer, con altos niveles de peroxisomas, tienen altos niveles de catalasa) y los eritrocitos. Dentro de
las células, las catalasas se encuentran principalmente en los peroxisomas (una ubicación estratégica debido a la presencia de muchos H 2 O 2 enzimas
productoras) y las mitocondrias como ambas formas solubles y unidas a la membrana.
- Donación de e- por parte del ligando en enlace s.
- Retrodonación de e- por parte del metal en enlace p. Ya que el cianuro se une por en laces covalentes al grupo funcional de la enzima, su inhibición es
irreversible
Factores que afectan la actividad enzimática. La pérdida de actividad de una enzima se puede lograr por desnaturalización, ya que se trata de una proteína y
por lo tanto le afectan pH, temperatura, agitación vigorosa, por citar algunos agentes. Otra forma de hacer que la actividad de una enzima ses pierda o
disminuya es a través del uso de inhibidores: Los inhibidores producen disminución en la actividad enzimática, a través de interacciones con el centro activo.
Reversible: Los inhibidores se unen en forma no covalente.
Irreversible: Los inhibidores se unen en forma covalente.
Dependiendo de la cantidad de enzima
o inhibidor la inhibición puede ser.
Total: La concentración de inhibidor es
igual o mayor que la enzima.
Parcial: La concentración es menor que
la enzima
MATERIAL
Baño Maria
12 tubos de ensaye
Vaso de precipitado de 100 ml
Pipeta de 10 ml
Pipeta de 5 ml
Pinzas
2 goteros
Gradilla
Papel absorbente
Papa
Manzana
Hígado de pollo
1. En el tubo 1, se observó una gran actividad de la enzima catalasa, pues al agreagar los 2mL de peróxido de hidrógeno
hubo una gran presencia de burbujeo en el tubo, dicho burbujeo se debe a la liberación de O2. Esto sucedió así debido a
que la función de la catalasa es descomponer el peróxido de hidrógeno (que es una sustancia altamente reactiva y dañina
para la células) en H2.O y O2.
Dicha reacción es la siguiente:
2. Como sabemos, las enzimas son de naturaleza proteica. Al exponerlas a temperaturas mayores de 45-60ºC, sufren un
proceso de desnaturalización, por lo que pierden su actividad biológica. Es este el caso del tubo 2 de cada tejido, pues los
colocamos 5 minutos en un baño María en ebullición. Esto dio como resultado que la enzima ya no pudiera cumplir su
actividad biológica, por lo que al agregarles los 2mL de peróxido de hidrógeno no hubo presencia de burbujeo.
En los tubos a los cuales se les agregó NaCN (tubos número 3), se observó menor burbujeo que en el tubo 1, pues el CN
es un inhibidor irreversible de la enzima, es decir, la inactiva de forma permanente. Lo que sucede es que el CN interactúa
con el grupo hemo de la catalasa formando quelato a través de enlaces covalentes; esto impide que el Fe pueda reaccionar
con el oxígeno del peróxido de hidrógeno y no pueda realizar su función.
En el caso de los tubos a los que se le agregó Pb(NO3)2, se notó un burbujeo mínimo, puesto que el Pb es también un
inhibidor irreversible; éste forma enlaces covalentes con los grupos sulfhidrilo libres de las cisteínas que están presentes en
la enzima.
REACTIVOS
Cianuro de sodio al 5%
Nitrato de plomo al 5%
Peroxido de Hidrogeno
REGISTRO DE RESULTADOS
FICHAS DE SEGURIDAD
Nitrato de plomo al 5%
Nitrato de plomo: Inhibidor irreversible: puede lograr una sustitución del ion Fe (III) por la del ion Pb (II). Cuando se logra la sustitución, la enzima queda
desactivada, pues el plomo (ahora en la enzima) no tiene la cantidad de orbitales vacíos para cumplir con la misma función del hierro. La adición de ion cianuro
tiene un modo diferente de actuar. La unión del plomo a la catalasa se da en los grupos sulfhídrico-libres de las cisteínas que contiene la enzima, de forma
covalente, por lo que su inhibición sobre la enzima es irreversible. La manera en que estos inhibidores se unen es que el sustrato, en este caso el peróxido de
hidrógeno se unen a los aminoácidos catalíticos y de fijación que es donde se llevan a cabo las interacciones con el sustrato
PROCEDIMIENTO
El cianuro: Es un potente veneno que inhibe la cadena de transporte de electrones y la fosforilación oxidativa bloqueando el paso de electrones del citocromo a3
al oxígeno en el complejo IV. Esto bloquea la cadena de transporte de electrones, lo que conlleva que no se genere el gradiente de protones y por tanto no se
produzca la obtención de ATP con la consiguiente acumulación de NADH y FADH2
FUNDAMENTOS
Fundamento 1 Reacción de la enzima catalasa
la catalasa es una enzima antioxidante presente en la mayoría de los organismos aerobio. Cataliza la dismutación del peróxido de hidrógeno
(H2O2) en agua y oxigeno. La mayoría de estas enzimas son homotetrameros con un grupo hemo en cada subunidad.Se ha determinado la
esructura de nueve catalasas. Se han identificado 3 tipos de catalasas i)catalasas monofuncionales contienen grupo hemo, ii)las Mn-catalasas no
contienen hemo , tienen Mn en el sitio activo , iii) catalasas-peroxidasas tienen actividad de catalasa y peroxidasa, contienen hemo. La catalasa
deshidrogena una molécula de peróxido de hidrógeno transportando el hidrógeno a otra molécula de peróxido de hidrógeno.
Enz(Por-FeIII) + H2O2----Compuesto I (Por + FeIVO) + H2O
Compuesto I(Por +FeIV-O) + H2O2----Enz(Por-FeIII) + H2O + O2
Compuesto I (Por+ FeIV-O) + CH3CH2OH---Enz(Por-FeIII) + CH3CHO + 02
En la reacción de la catalasa ocurre la transferencia de dos electrones entre dos moléculas de peróxido de hidrógeno en la cual una funciona
como donador y otra como aceptor de electrones. El mecanismo de reacción se lleva a cabo en dos pasos. En el primero la catalasa se oxida
por una molécula de peróxido formando un intermediario llamado compuesto I. El compuesto I se caracteriza por tener un grupo ferroxilo con
Fe IV y un radical catiónico de porfirina.
En esta reacción se produce una molécula de agua (Reacción 1). En el segundo paso de la
reacción, el compuesto I es reducido por otra molécula de peróxido regresando la catalasa a
su estado inicial y produciendo agua y dioxígeno (Reacción 2)
Fundamento 2
INACTIVACIÓN ENZIMÁTICA
La pérdida de actividad de una enzima se puede lograr por desnaturalización, ya que se
trata de una proteína y por lo tanto le afectan pH, temperatura, agitación vigorosa, por
citar algunos agentes. Otra forma de hacer que la actividad de una enzima se pierda o
disminuya es a través del uso de INHIBIDORES.
Inhibidores CN- y Pb- Ambos inhibidores son irreversibles.
La actividad enzimática se puede inhibir, es decir,reducir o eliminar la actividad enzimática catalítica de enzimas específicas. La inhibición
puede ser: Irreversible - el inhibidor se une covalentemente a la enzima, casi siempre a un grupo de la cadena lateral de los aminoácidos en el
foco activo. La enzima queda inactiva permanentemente.
Cianuro: Es una sustancia química de uso industrial, minero como agente acomplejante de iones metálicos,en la galvanoplastia de
electrodeposición de zinc, oro,cobre y especialmente plata, es de uso en la producción de plásticos de base acrílica.Se coordina muy
fuertemente con el iónFe (III). Esto hace que el ion Fe(III) no tenga la capacidad de reaccionar con el oxígeno extra del peróxido de hidrógeno,
y entonces no cumpla su función. El cianuro se une por enlaces covalentes al grupo funcional de la enzima. La acción de la catalasa es por vía
de la reacción directa del ión Fe(III) con el oxígeno, para liberar el peróxido y formar agua. La elevada constante de formación de complejos de
hierro trivalente y divalente con aniones cianuro es debida al fuerte enlace sinérgico originado por la suma de dos efectos:
Donación de e- por parte del ligando en enlace s.
Retrodonación de e-por parte del metal ya que el cianuro se une por enlaces covalentes al grupo funcional de la enzima, la inhibición es
irreversible
Cianuro de sodio al 5%
CUESTIONARIO
¿Cuál es el efecto de la temperatura sobre la actividad enzimática??
En general, los aumentos de temperatura aceleran las reacciones químicas: por cada 10ºC de incremento, la velocidad de reacción se
duplica. Las reacciones catalizadas por enzimas siguen esta ley general. Sin embargo, al ser proteínas, a partir de cierta temperatura, se
empiezan a desnaturalizar por el calor. La temperatura a la cual la actividad catalítica es máxima se llama temperatura óptima. Por encima
de esta temperatura, el aumento de velocidad de la reacción debido a la temperatura es contrarrestado por la pérdida de actividad catalítica
debida a la desnaturalización térmica, y la actividad enzimática decrece rápidamente hasta anularse.
2.
¿Qué es el factor Q-10?
El coeficiente de temperatura Q10 es la medida de la tasa de variación de sistemas químicos o biológicos como consecuencia del
incremento de 10 °C de la temperatura. El factor Q10 se ha introducido por similitud con el coeficiente térmico de las velocidades de reacción
de Vant-Hoff. Se considera que la velocidad de una reacción química aumenta de dos a cuatro veces al elevarse la temperatura en Delta
T=10 K. El coeficiente se da por: gama = k (T + 10) / kT [2]
3.
escribir el complejo que se forma con el Fe y el CN3.el ion ferroso, hierro (II). Forma un complejo con seis iones cianuro. (CN-); a este complejo octaédrico se le llama ferrocianuro. La formación
de complejos metálicos en una solución de cianuro es un proceso secuencial en la medida en que el metal forma inicialmente un producto de
baja solubilidad, el que a su vez reacciona con el ion cianuro excedente para formar un complejo de cianuro soluble y estable. El grado de
formación de complejos solubles está determinado por la concentración del ion cianuro libre
·
Hexacianoferrato (III) o ferricianuro [Fe(CN)6 -3 ]
·
Hexacianoferrato (II) o ferrocianuro [Fe(CN)6 -4 ]
1.
Peroxido de Hidrogeno