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Las células son sistemas abiertos y, como tales, intercambian constantemente materia, energía e información con el exterior. El metabolismo celular es el conjunto de reacciones de degradación y síntesis a través de las cuales las células intercambian materia y energía con el medio, permitiendo el mantenimiento del sistema. Para hacer posibles estos procesos a temperaturas compatibles con lostejidos vivos, la velocidad de reacción de estos procesos es modificada por los catalizadores biológicos o enzimas.

El estudio de las enzimas es además relevante para comprender su papel en procesos de elaboración de alimentos y en la producción industrial mediante biotecnología.
En la estrategia propuesta te sugerimos invitar a los alumnos a investigar cómo se produce la degradación del peróxidode hidrógeno (agua oxigenada) in vitro, acelerada por una enzima denominada catalasa; se puede comparar el efecto de la catalasa tal como se encuentra en los tejidos de los organismos vivos, con un catalizador no proteico, y se examinará su acción bajo diferentes condiciones.

Actividad

Entre las ideas que los alumnos podrán construir alrededor de este tema se encuentran las siguientes:las enzimas son catalizadores biológicos que modifican la energía necesaria para que se inicie una reacción;
la presencia de enzimas en las células permite que las reacciones químicas progresen a gran velocidad y a temperaturas relativamente bajas;
entre los factores que influyen en el comportamiento de las enzimas se encuentran la temperatura y el pH;
las enzimas participan en procesos dedegradación o de síntesis. En todos los casos forman temporalmente parte de la reacción. Luego de la reacción, la enzima se recupera inalterada.
Para reconocer la acción de la enzima podrías plantear a los alumnos un diseño exploratorio utilizando una sustancia de fácil acceso: el peróxido de hidrógeno. Pediles que viertan la misma cantidad de solución de peróxido de hidrógeno en dos tubos de ensayo, yque agreguen una pequeña cantidad de arena fina en un tubo y en el otro más o menos la misma cantidad de dióxido de manganeso. (La inclusión de arena en uno de los tubos es para excluir la posibilidad de que el efecto de descomposición del agua oxigenada se deba a la presencia de un sólido cualquiera). Los alumnos observarán la formación de burbujas en este segundo tubo, que es la señal de que haocurrido una transformación del agua oxigenada. A continuación indicá a tus alumnos que realicen ensayos semejantes utilizando iguales cantidades de agua oxigenada y trozos de tamaño similar de papa cruda y de hígado. Al comparar con el tubo que contenía dióxido de manganeso, los alumnos advertirán que se producen modificaciones similares. Pediles que registren lo observado y sus hipótesis alrespecto. Para ayudarles a formularlas, podés realizar preguntas como las siguientes: Si el peróxido de hidrógeno, tiene una fórmula molecular H2O2, ¿cuáles podrían ser los productos de su degradación? / Si el agua oxigenada que se guarda en los botiquines de primeros auxilios es estable durante tiempos relativamente largos (varios meses), ¿cómo puede explicarse la descomposición rápida de dichasustancia en presencia del dióxido de manganeso y la de los tejidos animales y vegetales?

El peróxido de hidrógeno es una sustancia que se forma continuamente como subproducto en las reacciones de las células vivas. Es tóxico y la célula debe descomponerlo inmediatamente antes de que él la destruya. Estas reacciones se producen en unas pequeñas organelas llamadas peroxisomas.

Proponé a losalumnos que diseñen un pequeño proyecto para averiguar cómo se modifica la actividad enzimática por las variaciones de temperatura y del pH. Los alumnos deben proponer los materiales que utilizarán, recordando incluir testigos, y registrar la velocidad de la reacción apreciada, teniendo en cuenta una escala arbitraria que elaborarán al respecto.
Como síntesis podés solicitarles que elaboren un...