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4.1: Introducción a la catálisis - biología

4.1: Introducción a la catálisis - biología


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Si hay un componente mágico en la vida, seguramente se puede argumentar que es una catálisis. Gracias a la catálisis, reacciones que podrían tardar cientos de años en completarse en el "mundo real", ocurren en segundos en presencia de un catalizador. El secreto de la acción catalítica es reducir la magnitud de esa barrera, como veremos.


Introducción a la química de enzimas y coenzimas, tercera edición

Las enzimas son macromoléculas gigantes que catalizan reacciones bioquímicas. Son notables de muchas formas. Sus estructuras tridimensionales son muy complejas, pero están formadas por el plegamiento espontáneo de una cadena polipeptídica lineal. Sus propiedades catalíticas son mucho más impresionantes que las de los catalizadores sintéticos que operan en condiciones más extremas. Cada enzima cataliza una sola reacción química en un sustrato químico particular con enantioselectividad y enantioespecificidad muy altas a velocidades que se acercan a la & ldquocatalización perfecta & rdquo. Las células vivas son capaces de llevar a cabo un enorme repertorio de reacciones químicas catalizadas por enzimas, algunas de las cuales tienen poco o ningún precedente en química orgánica.

El libro de texto popular Introducción a la química de enzimas y coenzimas se ha actualizado a fondo para incluir información sobre los avances más recientes en nuestra comprensión de la acción de las enzimas, con ejemplos recientes adicionales de la literatura utilizados para ilustrar puntos clave. Una nueva característica importante es la inclusión de figuras de dos colores y la adición de más de 40 nuevas figuras de los sitios activos de las enzimas discutidas en el texto, con el fin de ilustrar la interacción entre la estructura y función de las enzimas.

Esta nueva edición proporciona un relato conciso pero completo desde la perspectiva de la química orgánica, qué son las enzimas, cómo funcionan y cómo catalizan muchas de las principales clases de reacciones enzimáticas, y seguirá demostrando ser invaluable para los estudiantes de pregrado y posgrado de química orgánica, bioorgánica y medicinal, biología química, bioquímica y biotecnología.


Propiedades de la vida

  1. Evolución: adaptación / especiación a largo plazo
  2. Basado en células: Las células son la unidad fundamental de la vida.
  3. Complejidad: permite cambios físicos / bioquímicos (orden dinámico)
  4. Homeostasis: mantiene el equilibrio entre cambio y orden
  5. Requiere Energía: necesario para trabajar (funciones celulares)
  6. Irritabilidad: sensibilidad y respuesta inmediatas a los estímulos
  7. Reproducción: la capacidad de propagar la vida
  8. Desarrollo: cambio programado, más obvio en organismos multicelulares

Recuerde, estar vivo es poseer no solo algunas, sino todas estas propiedades. Si las entidades con todas las propiedades de la vida (es decir, células) se originaran de forma independiente, se habrían reproducido para formar poblaciones de células separadas. En este escenario, las poblaciones menos exitosas se extinguen mientras que las exitosas se vuelven dominantes. Los organismos exitosos se habrían extendido, desovando poblaciones y generando nuevas especies. los llevar el mensaje a casa es que si las condiciones en una tierra prebiótica favorecieron la formación de la "primera célula", ¿por qué no la formación de dos, o docenas o incluso cientos de "primeras células"? Sin embargo, veremos que solo una población exitosa de células sobreviviría para convertirse en la fuente del ancestro común de toda la vida en la tierra, mientras que otras poblaciones se extinguieron.

En cuanto a la cuestión de cuando comenzó la vida, la evidencia geológica y geoquímica sugiere la presencia de vida en la tierra hace 4,1 mil millones de años. Como para cómo comenzó la vida, esto sigue siendo objeto de especulaciones en curso. Todos de los escenarios descritos a continuación intentan comprender las condiciones físicas, químicas y energéticas que podrían haber sido el laboratorio ideal para prebióticos ”.experimentos de quimica”. Lo que comparten todos los escenarios son los siguientes requisitos.


Estructura y función de las enzimas del citocromo P450

Frederick P. Guengerich, en Módulo de referencia en ciencias biológicas, 2020

Química de reacción en enzimas del citocromo P450

La catálisis por las enzimas del citocromo P450 se entiende en gran medida en el contexto de un intermedio llamado Compuesto I, un término desarrollado en el trabajo con las enzimas peroxidasa relacionadas. Cada ciclo de catálisis implica una serie de cambios electrónicos en el átomo de hierro central (RH: sustrato, ROH: producto) (Fig.2) (Ortiz de Montellano, 2015 Guengerich, 2018).

Figura 2 . Ciclo catalítico general para reacciones del citocromo P450. Los pasos incluyen: (1) unión al sustrato (RH) (cerca del átomo de hierro del grupo protésico hemo, pero sin unión al hierro en sí mismo (2) reducción de 1 electrón del átomo de hierro por una proteína accesoria (diflavin reductasa o una ferredoxina) (3) adición de oxígeno molecular (O2) (4) introducción de un segundo electrón en el Fe 2+ O2 complejo. (de una diflavina reductasa o ferredoxina, o el citocromo de hemoproteína B5) protonación del (formal) Fe 3+ –O2 - complejo (5) escisión del complejo "Compuesto 0" para formar FeO 3+ (Compuesto I) (6) abstracción de un átomo de hidrógeno (o electrón no enlazado) del sustrato (RH) (7) "rebote de oxígeno" al incipiente radical formado a partir del sustrato, generando el producto (ROH) (8) liberación del producto (ROH). Reproducido de Ortiz de Montellano, P.R., 2015. Substrate oxidation. En: Ortiz de Montellano P.R. (Ed.), Cytochrome P450: Structure, Mechanism, and Biochemistry, cuarta ed. Nueva York: Springer, págs. 111-176. Guengerich, F.P., 2018. Perspectiva: Mecanismos de oxidaciones catalizadas por el citocromo P450. Catálisis ACS 8, 10964–10976.

Todos los intermedios que siguen a la adición del primer electrón son inestables, especialmente después de la adición de O2. El compuesto I ha requerido métodos especializados para su detección y se ha observado solo en el caso de unas pocas (cuatro) enzimas del citocromo P450 bacteriano y probablemente del citocromo P450 11A1 de mamífero. Es una especie de hierro-oxígeno muy oxidada y reacciona con alcanos con una vida útil de solo 30 ms. Además, el siguiente paso (recombinación) también es rápido, produciendo el producto.

El papel de la estructura de la proteína es múltiple en las enzimas del citocromo P450. Una función es unir cada sustrato de tal manera que se facilite la catálisis en un sitio particular. El otro es facilitar los pasos que conducen a la formación del Compuesto I. Estas dos funciones a menudo están entrelazadas. Por ejemplo, la unión de un sustrato a un citocromo P450 puede facilitar la reducción al mejorar la unión de una proteína auxiliar de transferencia de electrones o al disminuir el potencial de oxidación del átomo de hierro en algunos casos (Fig.2). El sustrato también puede estabilizar algunos de los intermedios, por ejemplo, el Fe 2+ O2 complejo.

Aunque los radicales de sustrato producidos por la forma del Compuesto I de un citocromo P450 son inestables, en algunos casos estos pueden reordenarse antes del "rebote" del oxígeno, produciendo productos inesperados (Fig. 1). Como se mencionó anteriormente, dos radicales de sustrato pueden incluso combinarse para formar nuevos enlaces C – C u otros enlaces (Fig. 1 (B) y (C)). Estas reacciones están guiadas por elementos de la estructura de la proteína, aunque los detalles que subyacen a las migraciones específicas no se comprenden bien a nivel molecular.


4.1: Introducción a la catálisis - biología

I590: Introducción a la genómica para no biólogos (3CR)

Semestre de primavera de 2005: Martes / jueves, 9:30 am a 10:45 pm, Eigenmann 921

Descripción: Nuestro objetivo es presentar las amplias fronteras de la biología contemporánea a los estudiantes que tienen la intención de trabajar en problemas relacionados con la biología pero que hasta ahora no tienen formación en biología. Esta clase cubrirá temas importantes en genética molecular y biología celular, incluyendo


- bioquímica de proteínas y ácidos nucleicos

- Estructura 3D de moléculas biológicas.

- mecanismos genéticos
- organización interna de la célula: membrana, compartimentos intracelulares y tráfico, y ciclo celular
- comunicación celular
- sistema inmune
- desarrollo de organismos multicelulares

- biotecnologías en genómica y proteómica.

Este curso está diseñado para estudiantes graduados sin especialización en biología que trabajan en áreas relacionadas con la biología, en particular bioinformática y biología computacional. Por lo tanto, asumimos que los estudiantes son estudiantes maduros que desean aprender los contenidos de biología lo más rápido posible para que puedan regresar a sus proyectos relacionados con la biología y colaborar con los biólogos sin problemas. Esperamos que después de tomar esta clase, los estudiantes puedan (1) comprender la idea principal en la literatura biológica (2) comunicarse con los biólogos sin dificultad (3) escribir el resumen de la esencia biológica en sus proyectos relacionados con la biología sin mucho ayuda de colaboradores de biología.

Libro de texto: Alberts, Johnson, Lewis, Raff, Roberts, Walter: Biología molecular de la célula, 4ª edición. Este es un libro caro y lo usamos principalmente como referencia. Sin embargo, si tiene la intención de seguir trabajando en problemas relacionados con la biología, le recomiendo que compre este excelente libro de texto. Ciertamente, también puede consultar este libro desde su versión en línea en el sitio web del NCBI con un método de búsqueda de texto: algunos de los temas del curso no se pueden encontrar en este libro. Distribuiremos notas de clase complementarias y materiales de lectura a lo largo del curso para estos temas. También recomendamos a los estudiantes que lean el libro Campbell, Reece and Simon, Essencial Biology, para tener una idea general de la biología.

Asignaciones: Tendremos 4 asignaciones para llevar a casa.

Calificación: Un examen parcial (30%), Tareas combinadas (30%), Examen final (40%).

Horario de oficina: martes y jueves (11:00 a.m.- mediodía), o con cita previa.

Requisitos previos: No se requieren conocimientos particulares, excepto química / biología de nivel secundario y el sentido común más importante.


Introducción a la ciencia de los péptidos

Los péptidos son biomoléculas compuestas por aminoácidos que juegan un papel importante en la modulación de muchos procesos fisiológicos en nuestro cuerpo. Este libro presenta un enfoque interdisciplinario y una introducción general a la ciencia de los péptidos, que cubre temas contemporáneos que incluyen su aplicabilidad en terapias, hormonas peptídicas, estructuras amiloides, estructuras autoensambladas, hidrogeles y conjugados de péptidos, incluidos lipopéptidos y conjugados polímero-péptido. Además, analiza las propiedades básicas y la síntesis de forma clara y concisa.

Adoptando un enfoque lógico del tema, Introducción a la ciencia de los péptidos brinda a los lectores el conocimiento fundamental que se requiere para comprender el material de vanguardia que viene más adelante en el libro. Ofrece a los lectores una cobertura de capítulos en profundidad de las propiedades básicas de la síntesis de péptidos, amiloides y estructuras de agregados de péptidos, péptidos antimicrobianos y péptidos que penetran en las células, y terapias de péptidos y hormonas peptídicas.

  • Introduce a los lectores a la ciencia de los péptidos, incluida la síntesis y las propiedades.
  • Proporciona contenido único que cubre propiedades, síntesis, autoensamblaje, agregación y aplicaciones.
  • Resume temas contemporáneos de una manera accesible, incluidas aplicaciones en terapéutica, hormonas peptídicas, estructuras amiloides, estructuras autoensambladas, hidrogeles y conjugados de péptidos, incluidos lipopéptidos.
  • Presentado a nivel introductorio para el beneficio de estudiantes e investigadores que son nuevos en el tema.

Introducción a la ciencia de los péptidos es un texto ideal para estudiantes de pregrado de química, bioquímica y otros temas biológicos relacionados, y será un recurso valioso para estudiantes de posgrado e investigadores involucrados en la ciencia de los péptidos y sus aplicaciones.


AP Sample 4 Lab 2 & # 8211 Catálisis enzimática

Este laboratorio observará la conversión de peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno gaseoso mediante la catálisis enzimática. La cantidad de oxígeno generado se medirá y se utilizará para calcular la velocidad de la reacción catalizada por enzimas. Las enzimas son proteínas producidas por células vivas. Las enzimas actúan como catalizadores bioquímicos durante una reacción, lo que significa que reducen la energía de activación necesaria para que se produzca esa reacción. A través de la actividad enzimática, las células adquieren la capacidad de realizar actividades químicas complejas a temperaturas relativamente bajas. La sustancia de una reacción catalizada por enzima sobre la que se debe actuar es el sustrato, que se une de forma reversible al sitio activo de la enzima. El sitio activo es la porción de la enzima que interactúa con el sustrato. Un resultado de esta unión temporal entre el sustrato y el sitio activo es una reducción en la energía de activación requerida para iniciar la reacción de la molécula del sustrato para que se formen productos. En una ecuación matemática de la unión del sustrato (S) con el sitio de activación (E) y los productos formadores (P) es:

Varias formas en las que la acción de las enzimas puede verse afectada incluyen:

1) Concentración de sal & # 8212 Por ejemplo, si la concentración de sal es cercana a cero, las cadenas laterales de aminoácidos cargados de las moléculas de enzima se atraerán entre sí. Luego, la enzima se desnaturalizará y formará un precipitado inactivo. Si la concentración de sal es extremadamente alta, la interacción normal de los grupos cargados se bloqueará, se producirán nuevas interacciones y nuevamente la enzima precipitará. Una concentración de sal intermedia como la de la sangre humana (0,9%) es la óptima para muchas enzimas.

2) pH del medio ambiente & # 8212. El pH de una solución es una escala logarítmica que mide la acidez o concentración de H + en una solución. La escala comienza en 0, que es la más alta en acidez, y termina en 14, que contiene la menor cantidad de acidez. A medida que se reduce el pH, una enzima tenderá a ganar iones H +, alterando la forma de la enzima. A su vez, si se eleva el pH, la enzima perderá iones H + y eventualmente perderá su forma activa.

3) Temperatura & # 8212 Por lo general, las reacciones químicas se aceleran a medida que aumenta la temperatura. Cuando se aumenta la temperatura, más moléculas que reaccionan tienen suficiente energía cinética para experimentar la reacción. Sin embargo, si la temperatura sobrepasa un óptimo de temperatura, la conformación de las moléculas de la enzima se interrumpe.

4) Activaciones e inhibidores & # 8212 Muchas moléculas distintas del sustrato pueden interactuar con una enzima. Si tal molécula acelera la reacción, es un activador, pero si ralentiza la reacción, es un inhibidor.

La enzima utilizada en este laboratorio es la catalasa, que tiene cuatro cadenas polipeptídicas compuestas por más de 500 aminoácidos cada una. Una función de esta enzima es prevenir la acumulación de niveles tóxicos de peróxido de hidrógeno formados como subproducto de procesos metabólicos. La catalasa también participa en algunas de las muchas reacciones de oxidación que ocurren en las células de todos los seres vivos. La reacción principal catalizada por la catalasa es la descomposición del peróxido de hidrógeno para formar agua y oxígeno.

Sin la ayuda de la catalasa, esta reacción se produce de forma espontánea, pero muy lenta. La catalasa ayuda a acelerar considerablemente la reacción. En este laboratorio, se determinará la velocidad de esta reacción.

La enzima catalasa, en condiciones de sal, temperatura y nivel de pH óptimos, acelerará la reacción ya que desnaturaliza el peróxido de hidrógeno a una velocidad más alta de lo normal.

Para la primera parte del laboratorio, se necesitan 10 ml de H2O2 al 1,5%, un vaso de precipitados de vidrio de 50 ml y 1 ml de catalasa fresca. En la segunda etapa se necesitan un tubo de ensayo, un baño de agua caliente, 5 mL de catalasa, 10 mL de H2O2 al 1.5%. Finalmente, en la tercera parte se necesita una papa y 10 mL de H2O2 al 1.5%.

Para este experimento, se necesitan 10 mL de H2O2 al 1.5%, 1 mL de agua, 10 mL de ácido sulfúrico, dos vasos de precipitados de 25 mL, una jeringa de 5-10 mL, permanganato de potasio, delantales de laboratorio y bandejas.

En esta sección del experimento, se utilizan 20 mL de H2O2 al 1.5%, dos vasos de precipitados de vidrio, 1 mL de H2O, 10 mL de ácido sulfúrico, una jeringa de 5 mL, 5-10 mL de permanganato de potasio y delantales y bandejas de laboratorio.

En la parte final del laboratorio, 6 vasos de plástico etiquetados como 10, 30, 60, 120, 180, 360, 6 vasos de plástico etiquetados como ácido, 60 ml de H2O2 al 1,5%, un vaso de precipitados de 50 ml, 6 ml de extracto de catalasa, dos Se necesitan jeringas de 5 ml, permanganato de potasio, un cronómetro (reloj), delantales de laboratorio y bandejas.

Transfiera 10 mL de H2O2 al 1.5% a un vaso de precipitados de vidrio de 50 mL y agregue 1 mL de solución de catalasa recién preparada. La catalasa fresca debe mantenerse en hielo hasta que esté lista para usarse. Observa la reacción. Luego transfiera 5 mL de extracto de catalasa purificado a un tubo de ensayo y colóquelo en un baño de agua caliente durante cinco minutos. Transfiera 10 mL de H2O2 al 1.5% a un vaso de precipitados de 50 mL y agregue 1 mL de la solución de catalasa hervida, después de que se haya enfriado. Observe los cambios en la reacción. Para demostrar la presencia de catalasa en el tejido vivo, corte 1 cm cúbico de papa, macere y transfiéralo a un vaso de precipitados de 50 mL que contenga 10 mL de H2O2 al 1.5%. Observa los resultados.

Ponga 10 ml de H2O2 al 1,5% en un vaso de precipitados de vidrio limpio. Agregue 1 mL de H2O. Agregue 10 mL de ácido sulfúrico (1.0 M). TENGA EXTREMO CUIDADO AL MANIPULAR LOS ÁCIDOS. Mezclar bien la solución. Retire una muestra de 5 ml. Coloque esta muestra de 5 ml en otro vaso de precipitados y analice la cantidad de H2O2 de la siguiente manera: Coloque el vaso de precipitados que contiene la muestra sobre un papel blanco. Use una bureta o una pipeta de 5 ml para agregar permanganato de potasio gota a gota a la solución hasta obtener un color rosado o marrón persistente. Recuerde agitar suavemente la solución después de agregar cada gota.

Para determinar la tasa de conversión espontánea de H2O2 en H2O y O2 en una reacción no catalizada, coloque aproximadamente 20 mL de H2O2 al 1.5% en un vaso de precipitados. Guárdelo sin tapar a temperatura ambiente durante aproximadamente 24 horas. Coloque 10 ml de H2O2 al 1,5% en un vaso de precipitados de vidrio limpio (utilizando el H2O2 sin catalizar que se indica). Agregue 1 mL de H2O2 y luego agregue 10 mL de ácido sulfúrico (1.0 M). Tenga cuidado al usar ácido. Mezcle bien esta solución. Retire una muestra de 5 ml y colóquela en otro vaso de precipitados. Analice la cantidad de H2O2 de la siguiente manera: Use una jeringa de 5 ml para agregar una gota de permanganato de potasio a la solución hasta que adquiera un color rosado o marrón persistente. Agite suavemente la solución después de agregar cada gota. Registre todos los resultados.

Si ha pasado un día o más desde que se realizó el ejercicio B, se debe restablecer una línea de base. Repita el ensayo del ejercicio B y registre los resultados. Compare con otros grupos para comprobar que los resultados sean similares. Para determinar el curso de una reacción enzimática, se debe medir cuánto sustrato está desapareciendo con el tiempo. Lo primero que hay que hacer es colocar los seis vasos etiquetados con tiempos, y los otros seis, uno directamente delante de cada vaso con un tiempo. A continuación, ponga 10 ml de H2O2 al 1,5% en la taza marcada como 10 seg. Agrega 1 mL de extracto de catalasa a esta taza. Gire suavemente durante 10 segundos utilizando un temporizador o un reloj para obtener ayuda. A los 10 segundos, agregue 10 mL de ácido sulfúrico. Retire 5 mL y coloque en la taza directamente frente a la taza marcada con 10 seg. Analice la muestra de 5 ml agregando una gota de permanganato de potasio a la vez hasta que la solución se vuelva rosa o marrón. Repita los pasos anteriores, con vasos limpios usando los tiempos 30, 60, 120, 180 y 360. Registre todos los resultados y observaciones.


Informe AP Lab 2 2001

Introducción
Las enzimas son proteínas producidas por células vivas que actúan como catalizadores, lo que afecta la velocidad de una reacción bioquímica. Permiten que estas complejas reacciones bioquímicas se produzcan a una temperatura relativamente baja y con menos uso de energía.

En reacciones catalizadas por enzimas, un sustrato, la sustancia sobre la que se debe actuar, se une al sitio activo de una enzima para formar el producto deseado. Cada sitio activo de la enzima es exclusivo del sustrato al que se unirá, lo que hace que cada uno tenga una estructura tridimensional individual. Esta reacción es reversible y se muestra a continuación:

Las enzimas son reciclables y no se modifican durante la reacción. El sitio activo es la única parte de la enzima que reacciona con el sustrato. Sin embargo, su estructura proteica única en determinadas circunstancias puede desnaturalizarse fácilmente. Algunos de los factores que afectan las reacciones enzimáticas son la concentración de sal, el pH, la temperatura, la concentración de sustrato y producto, y los activadores e inhibidores.

Las enzimas requieren un entorno muy específico para ser afectivas. La concentración de sal debe estar en una concentración intermedia. Si la concentración de sal es demasiado baja, las cadenas laterales de la enzima se atraerán entre sí y formarán un precipitado inactivo. Asimismo, si la concentración de sal es demasiado alta, los iones de sal bloquean la reacción de la enzima. El pH óptimo para una reacción catalizada por enzimas es neutro (7 en la escala de pH). Si el pH aumenta y se vuelve básico, la enzima comienza a perder sus iones H +, y si se vuelve demasiado ácida, la enzima gana iones H +. Ambas condiciones desnaturalizan la enzima y hacen que su sitio activo cambie de forma.

Las enzimas también tienen una temperatura óptima, que se obtiene cuando la enzima está trabajando a su máxima velocidad y, si se eleva más, la enzima se desnaturalizaría. Para las concentraciones de sustrato y producto, las enzimas siguen la ley de acción de masas, que dice que la dirección de una reacción depende directamente de la concentración. Los activadores hacen que los sitios activos se adapten mejor a un sustrato, lo que aumenta la velocidad de reacción. Los inhibidores se unen al sitio activo de las enzimas y bloquean la unión del sustrato, lo que hace que la reacción disminuya.

La enzima en este laboratorio es la catalasa, que es producida por organismos vivos para prevenir la acumulación de peróxido de hidrógeno tóxico. El peróxido de hidrógeno se descompone para formar agua y oxígeno como en la siguiente ecuación:

Esta reacción ocurre espontáneamente sin catalasa, pero la enzima acelera la reacción considerablemente. El propósito de este laboratorio es probar que la catalasa acelera la descomposición del peróxido de hidrógeno y determinar la velocidad de esta reacción.

Hipótesis
La enzima catalasa, en condiciones óptimas, acelera eficazmente la descomposición del peróxido de hidrógeno.

Materiales
Ejercicio 2A: Prueba de actividad de catalasa

En la Parte 1, los materiales utilizados fueron 10 ml de H2O2 al 1,5%, vaso de precipitados de vidrio de 50 ml, catalasa de 1 ml y 2 pipetas y bombas de pipeta de 10 ml. En la Parte 2, los materiales utilizados fueron 5 mL de catalasa, un baño de agua hirviendo, 1 tubo de ensayo, una gradilla para tubos de ensayo, 10 mL de H2O2 al 1.5%, vaso de precipitados de 50 mL y 2 pipetas y bombas de pipeta de 10 mL. En la Parte 3, los materiales utilizados fueron 10 mL de H2O2 al 1.5%, vaso de precipitados de 50 mL, hígado y una jeringa.

Ejercicio 2B: el ensayo de la línea de base

Esta parte del laboratorio requirió 10 ml de H2O2 al 1.5%, 1 ml de H2O destilada, 10 ml de H2SO4, 2 vasos de precipitados de 50 ml, una hoja de papel blanco, 5 ml de KMnO4, 2 jeringas de 5 ml y 2 jeringas de 10 ml pipetas y bombas.

Ejercicio 2C: La tasa no catalizada de descomposición de H2O2

Los materiales utilizados para esta sección fueron 15 mL de H2O2 al 1.5%, 1 mL de H2O destilada, 10 mL de H2SO4, 2 vasos de precipitados de 50 mL, una hoja de papel blanco, 5 mL de KMnO4, 2 jeringas de 5 mL y 2 de 10 mL pipetas y bombas.

Ejercicio 2D: una tasa de descomposición de H2O2 catalizada por enzimas

Los materiales requeridos para el Ejercicio 2D fueron 70 mL de H2O2 al 1.5%, 70 mL de H2SO4, 6 mL de solución de catalasa, 13 vasos plásticos etiquetados, 3 vasos de precipitados de 100 mL, 1 vaso de precipitados de 50 mL, 1 jeringa de 10 mL, 1 Jeringa de 5 ml, 1 jeringa de 60 ml, una hoja de papel blanco, un temporizador y 30 ml de KMnO4.

Método
Ejercicio 2A: Prueba de actividad de catalasa

En la Parte 1, se transfirieron 10 ml de H2O2 al 1,5% a un vaso de precipitados de 50 ml. Luego, se añadió 1 mL de solución de catalasa fresca y se observó y registró la reacción. En la Parte 2, se colocaron 5 ml de catalasa en un tubo de ensayo y se pusieron en un baño de agua hirviendo durante cinco minutos. Se transfirieron 10 ml de H2O2 al 1,5% a un vaso de precipitados de 50 ml y se añadió 1 ml de catalasa hervida. Se observó y registró la reacción. En la Parte 3, se transfirieron 10 ml de H2O2 al 1,5% a un vaso de precipitados de 50 ml. Se añadió 1 cm3 de hígado al vaso de precipitados y se observó y registró la reacción.

Ejercicio 2B: el ensayo de la línea de base

Se transfirieron 10 ml de H2O2 al 1,5% a un vaso de precipitados de 50 ml. Se agregó 1 mL de H2O en lugar de catalasa, y luego, se agregaron 10 mL de H2SO4. Después de mezclar bien, se extrajo una muestra de 5 ml y se colocó sobre una hoja de papel blanca. Se utilizó una jeringa de 5 ml para agregar KMnO4, 1 gota a la vez hasta obtener un color marrón o rosado persistente. La solución se agitó después de cada gota y los resultados se observaron y registraron. Se calculó el ensayo de la línea de base.

Ejercicio 2C: La tasa no catalizada de descomposición de H2O2

Se colocó una pequeña cantidad de H2O2 en un vaso de precipitados y se almacenó sin tapar durante aproximadamente 24 horas. Para determinar la cantidad de H2O2 restante, se transfirieron 10 ml de H2O2 al 1,5% a un vaso de precipitados de 50 ml. Se agregó 1 mL de H2O en lugar de catalasa, y luego, se agregaron 10 mL de H2SO4. Después de mezclar bien, se extrajo una muestra de 5 ml y se colocó sobre una hoja de papel blanca. Se utilizó una jeringa de 5 ml para agregar KMnO4, 1 gota a la vez hasta obtener un color marrón o rosado persistente. La solución se agitó después de cada gota y los resultados se observaron y registraron. Se calculó el porcentaje de H2O2 descompuesto espontáneamente.

Ejercicio 2D: una tasa de descomposición de H2O2 catalizada por enzimas

El ensayo de la línea de base se restableció siguiendo las instrucciones del Ejercicio 2B. Antes de comenzar el experimento real, se requirió mucha preparación. Se dispusieron seis vasos etiquetados de acuerdo con sus tiempos y se añadieron 10 mL de H2O2 a cada vaso. Se colocaron 6 ml de catalasa en una jeringa de 10 ml y 60 ml de H2SO4 en una jeringa de 60 ml. Para iniciar el laboratorio real, se agregó 1 mL de catalasa a cada una de las tazas, mientras que simultáneamente se puso en marcha el temporizador. Cada una de las tazas se arremolinó. A los 10 segundos, se agregaron 10 mL de H2SO4 para detener la reacción. Se repitieron los mismos pasos para las tazas de 30, 60, 120, 180 y 360 segundos, respectivamente.

Posteriormente, se movieron cinco muestras de 5 ml de cada uno de los vasos más grandes a los vasos más pequeños etiquetados correspondientes. Cada muestra se analizó por separado colocando cada una sobre una hoja de papel blanca. Se utilizó una jeringa de 5 ml para agregar KMnO4, 1 gota a la vez hasta obtener un color marrón o rosado persistente. La solución se agitó después de cada gota y los resultados se observaron y registraron.


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