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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES
PLANTEL ORIENTE
ÁREA DE CIENCIAS EXPERIMENTALES (BIOLOGÍA)

“Efecto del pH y la temperatura alta en la enzima catalasa”


Elaborada por: Bióloga María del Rosario López Mendoza.

Objetivos:
Demostrar que la pérdida de la actividad enzimática de la catalasa por desnaturalización, através de cambios en temperatura y pH (variables).
Evidenciar la asociación de estructura en las proteínas con su función, pues al modificar la primera se pierde su actividad biológica.
Usar modelos sencillos demostrativos de eventos biológicos de gran importancia.
Desarrollar habilidades de análisis y explicativas acerca de modelos en las ciencias químico-biológicas.
Promover la valoración dela ciencia y su capacidad explicativa.

Ubicación en los Programas de Biología en el Colegio:
En la unidad I de Biología 1 en tema “Moléculas presentes en las células: función de los carbohidratos, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos”.
Unidad II, Biología 1 “Procesos de Conservación”.
Unidad I, Biología 3 “Enzimas” y “Rutas metabólicas”.

Conceptos clave:
Proteína; enzima, sustrato;estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria de las proteínas y desnaturalización y relación estructura-función biológica.

Marco Teórico:
Las proteínas son un grupo de moléculas presentes en los sistemas vivos, por lo cual frecuentemente se les denomina biomoléculas. Presentan funciones muy variadas como la catálisis (actividad enzimática), conducción o transporte, contracción,nutrición y otras. También pueden conformar estructuras, como en la membrana celular.
Ya que en la célula ocurren una gran cantidad de reacciones químicas y éstas deber realizarse, generalmente, a gran velocidad, con bajo costo energético, sin grandes cambios de temperatura, presión o pH, se aprovecha la función catalítica de varias proteínas.
Las enzimas son catalizadores específicos, esdecir, sólo catalizan para los mismos reactivos. Su estructura está fuertemente ligada a su función, luego entonces las modificaciones en su estructura secundaria, terciaria o cuaternaria impactarán directamente su actividad. Así, la unión específica no sólo explica la eficiencia catalítica de las enzimas, sino también su selectividad por el sustrato.
Algunos factores físicos modifican laestructura secundaria y terciaria de las proteínas, tales como cambios en el pH, la temperatura (termosensibles) y la salinidad, entre otras.
Específicamente, la enzima catalasa se encuentra en varios animales y plantas. Su peso molecular es de 247 500 (la del caballo); posee al grupo hemo, es decir, contiene hierro trivalente unidos a sus cuatro núcleos porfirínicos, por lo que se clasificacomo una proteína conjugada y es del grupo de las Hidroperoxidasas. Es muy activa pues 1 mg de ésta libera cerca de 3000 litros de oxígeno por hora a 0oC.
En animales y a nivel celular se ubica dentro de organelos como peroxisomas de hasta 0.5 micras. La función de la catalasa aquí es remover rápidamente el peróxido de hidrógeno, generado por la acetil coenzima A oxidasa, según la siguientereacción:
Acil CoA + O2  acil Co A ,-insaturada + H2O2
Esta ocurre en el proceso de degradación de los ácidos grasos, por ejemplo en las células del hígado (los hepatocitos).
En las plantas, dentro de semillas ricas en lípidos como el ricino y la soya, donde se conforman microcuerpos, como los glioxisomas, que se encuentran brevemente durante el proceso de germinación. Los ácidos grasosse degradan en succinato, usando entre otras enzimas a la catalasa. En tejidos foliares los peroxisomas se emplean en la fotorespiración y miden hasta 1 micra.
Tenemos entonces que el H2O2 es muy tóxico para los sistemas vivientes por lo que presentamos mecanismos para eliminarlo y la reacción para eliminar el peróxido de hidrógeno, vía enzimática es:

2 H2O2  2 H2O + O2(gas)...