Los invitamos a ver la representación que realizamos sobre el trabajo de las enzimas en el organismo.

Te proponemos ver esta secuencia de fotografías de un trabajo realizado en el laboratorio del colegio:

En el laboratorio.

Estuvimos trabajando con una enzima para representar in vitro una reacción que ocurre en las células. Para ello, utilizamos peróxido de hidrógeno.
El peróxido de hidrógeno (mejor conocido como agua oxigenada) es una sustancia que se forma continuamente como subproducto en las reacciones de las células vivas. Es tóxico y la célula lo descompone inmediatamente antes de que la destruya. Estas reacciones se producen en unas pequeñas organelas: los peroxisomas.
Estas organelas celulares contienen alta concentración de catalasa, enzima que degrada al agua oxigenada.

Nuestra hipótesis de trabajo:

"Si la catalasa obtenida de un trozo de hígado desdobla al agua oxigenada a 20º C entonces, registraremos el desprendimiento de oxígeno como producto de la descomposición del agua oxigenada".

Para poder contrastar nuestra hipótesis armamos el siguiente dispositivo:











OBSERVACIONES:

Al colocar un trozo de hígado en el Erlenmeyer observamos que en el agua oxigenada se desprenden burbujas inmediatamente (señal que hay desprendimiento de algún gas). También las paredes del recipiente se empañan.

En el tubo de ensayo recolectamos el gas desprendido.

IDENTIFICACIÓN DEL GAS

Sabemos que el oxígeno es una sustancia necesaria para que se produzca una combustión. Si acercamos una astilla de madera en punto de ignición al oxígeno, la llama se aviva.

Si el gas recolectado fuera dióxido de carbono, la llama se apaga. En cambio, si el gas liberado fuera hidrógeno, se produciría un breve chispazo.

Elresultado obtenido:

Por un error experimental, se perdió el gas recolectado en el tubo de ensayo. Por este motivo, se introdujo una astilla de madera en ignición en el Erlenmeyer. Observamos que la llama se aviva.

CONCLUSIONES

Se evidencia la acción enzimática de la catalasa al reconocer el desprendimiento de oxígeno gaseoso.

La ecuación química de la reacción es la siguiente:

4 H2O2 2 H2O + 2 O2

¿Que crees que hubiera pasado si...

1- ... Se utilizaba hígado triturado?

2 ... Se hervía el trozo de hígado antes de realizar la experiencia?

3 ... Si mantendríamos el dispositivo a 0º C?

4 ... En lugar de utilizar un trozo de hígado se hubiera experimentado con un trozo de algún vegetal?

Te proponemos diseñar experiencias para poner a prueba nuestras preguntas. Mandanos tus resultados.

Glosario

Si desea descargar un glosario más práctico, hagan click en el siguiente link, luego en "free user" :

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Aminoácidos: Molécula que contiene al menos un grupo amino y un grupo carboxilo. Los aminoácidos se unen entre si por enlaces peptídico para formar las proteínas.Coenzima: Molécula orgánica o cofactor orgánico no proteico que juega un papel accesorio en los procesos catalizados por enzimas, y con frecuencia actúan como dadores o receptores de electrones. El NAD+ y el FAD son coenzimas.

Complejo enzima sustrato: Es cuando la enzima cataliza una reacción química sobre el sustrato.

Enzima: Macromolécula biológica que actúa como catalizador. La mayoría de las enzimas son proteínas, aunque ciertos ARN, llamados ribozimas, también tienen actividad catalítica.

Grupo Amino: Los grupos amino son los grupos funcionales comunes que contienen nitrógeno. Los grupos amino son básicos, y frecuentemente llegan a ser ionizados por la adición de unión de hidrógeno, formando grupos amino positivamente cargados.

Metabolismo: Suma de todos los procesos que ocurren en una célula viva (incluye anabolismo y al catabolismo).

Producto: Sustancias que se obtienen por la reacción química entre enzimas.

Proteínas: Macromolécula formada por muchos aminoácidos unidos por uniones peptídica.

Sustrato: Molécula que sufre transformaciones durante una reacción catalizada por una enzima.
Unión peptídica: Es la unión química obtenida por deshidratación de 2 aminoácidos vecinos.

Vía metabólica: Serie de reacciones o pasos bioquímicos consecutivos a través de los cuales el alimento es transformado en nutrientes básicos, como aminoácidos, ácidos grasos libres y carbohidrato simples y estos últimos eliminados del organismo o reciclados.

Las enzimas disminuyen la energía de activación

Este gráfico representa la energía de activación en función del tiempo en reacciones químicas catalizadas o no.

La curva negra muestra que sin enzima, se requiere una mayor energía de activación y lleva mayor tiempo obtener los productos a partir de los sustratos.

Las enzimas reducen la energía de activación y permite quelareacción química se produzca a velocidades compatibles con la actividad celular.

Sin enzimas, no habría víasmetabólicas en las células.

Aplicaciones en la vida cotidiana

4.De las cerveceras a las panaderías

Siguiendo con la línea de pensamiento de Asimov, podríamos replantearnos situaciones como, por ejemplo, la fabricación de pan y bebidas alcohólicas. Sabemos que desde las Culturas Antiguas, los pueblos tenían conocimientos sobre la fabricación de pan y zumos con un porcentaje variable de alcohol. Ahora sabemos que la fermentación es el proceso que permite obtener el dióxido de carbono que leva la masa de pan y el alcohol de la bebidas “borrachas” (también el dióxido de carbono es el responsable de las burbujitas que aparecen en las bebidas espumantes, como el champagne).
Sen la antigüedad, con nadie había oído hablar de microorganismo, igualmente los utilizaba debidos a que naturalmente crecían sobre las superficies de los granos de cereales, formando una microflora que persiste después de la molienda.
Durante el siglo XIX, la industria cervecera en auge comenzó a tener un excedente de levaduras (hongo unicelular de respiración aeróbica facultativa) que fueron empleadas por la industria panadera para mejorar el proceso de fabricación del pan.
En la actualidad, se utilizan levaduras y ciertas bacterias del genero lactobacillus que liberan otras sustancias de deshecho como ácido acético y glicerina que le confiere a la masa ese aroma tan característicos.
¿Qué relación tienen los microorganismos mencionados con las enzimas?

Aplicaciones en la vida cotidiana

3.La vaca y los camélidos comen sólo pasto y… ¡engordan!

Parece increíble, cualquier persona sabe que las verduras de hojas verdes (valga la redundancia) son la base de una dieta hipocalórica. Sin embargo, cuando vemos a la familia de camellos del zoológico o a las vacas pastando en nuestros campos lecheros cabría preguntarse ¿cómo hacen para ganar peso a partir de forraje, o sea, pasto?
Antes de disparar esta pregunta algunas claves que ayuden a pensar:
Los forrajes son altamente calóricos al estar constituído, principalmente, por celulosa y lignina, dos polisacáridos. También poseen cantidades importantes de almidón y proteínas y algunos oligoelementos como minerales.
Estos animales contienen en sus tubos digestivos enzimas digestivas como proteasas, amilasas y maltasas, que desdoblan proteínas, almidón y maltosa respectivamente.
Sin embargo, como todos los mamíferos, carecen de celulasa- enzima capaz de simplificar la celulosa. Es así que sin esta enzima es imposible obtener nutrientes de la celulosa como materia prima.
Como pista diremos que el aparato digestivo de los rumeantes es mucho más complejo que el nuestro y que en él se encuentra celulasa no sintetizada por ellos.
Estas invitado a explicar este fenómeno.

Aplicaciones en la vida cotidiana

2. Luz, cámara y… un vaso de leche como protagonista.
Por suerte en mi casa no pasó, pero es muy común observar en algunas películas (especialmente las de acción) que el héroe es un poco “descuidado” con las tareas domésticas. Así, la pila de platos sucios se acumula sobre una mesa junto con paquetes de comida delivery –nunca falta un envase de comida china-.

Y lega la temible escena de abrir la heladera, prácticamente desierta y tratar de servirse un vaso de leche en un vaso de dudoso mantenimiento.
Es ahí cuando toda la audiencia expresa repulsión debido a que en lugar del albino fluido nos encontramos con un líquido semitransparente que escurre entre grumos, de tamaño variable, que pesadamente caen sobre el vaso (que en ese momento se muestra más pulcro para permitir al espectador ver con claridad los coágulos y rechazar la imagen).
En términos hogareños diríamos “se cortó la leche” pero, desde el punto de vista bilógico… ¿Qué explicación daríamos al suceso?

Aplicaciones en la vida cotidiana

1. La cadena de frío
Todos sabemos que los lácteos que no están envasados en tetrapack deben ser mantenidos refrigerador a 5º C de temperatura. Por este motivo, tanto los camiones que transportan la materia prima como en los que llevan los productos elaborados hasta los comercios tienen dispositivos de refrigeración. Esta cadena de frío se continúa en las heladeras de los mercados hasta las casas.
Es tan importante mantener estos alimentos helados que se recomienda que los lácteos sean las últimas mercaderías que se agreguen en los changuitos de las compras, para reducir el tiempo de exposición a temperaturas mayores.
Las preguntas para analizar:
¿Por qué se descompone la leche?
¿Cómo se explica que las bajas temperaturas actúen como inhibidor de la descomposición?

Producción industrial de Enzimas

Las enzimas aliadas de la industria

Todos los procesos biotecnológicos que permiten obtener determinada sustancia a partir de ciertas seres vivos, en última instancia son provocados por la actividad enzimática que en cada una de las células actúa.
Una vez que los científicos dominaron las técnicas de cultivo de microorganismos en grandes cambios donde se controlaban, entre otras variables, la temperatura, la acidez, el sustrato y los productos obtenidos, se propuso otra línea de investigación: obtener sustancias a partir de enzimas purificadas que se encuentran separadas de los microbios.
Estas enzimas, llamadas industriales, se extraen de bacterias y de hongos. Son en general enzimas extracelulares. Esto quiere decir que son enzimas que los microorganismos liberan al exterior. La mayoría de las enzimas industriales son peoteasas y amilasas que actúan sobre proteínas y almidón, respectivamente.
La industria textil y las pasteras amplían enzimas celulazas, cuyo sustrato es la celulosa.
Algunas telas han sido tratadas con estas enzimas para ablandar las fibras vegetales o para provocar ciertos efectos que han marcado la tendencia de la moda.
Los pantalones de Denia gastados (léase jeans gastados) de la década de los `90 se obtenía por el tratamiento de las telas a la acción de proteasas y celulosa que dejaban esa apariencia vegetuoria en la prendas fashion de esos días.
Pero no es necesario ir a una fábrica para encontrar enzimas industriales. Si leen con detenimiento el envase de los detergentes y jabones en polvo que se usan en los hogares están compuestos por lipasas y proteasas que actúan, tal como cita la propaganda… “los verdes enzolves actúan directo sobre la mancha reconociendo la sustancia que se trata”…