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ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
Valentina Gamboa Zapata - Estefanía Aguirre Oquendo valentina_gamboa64191@elpoli.edu.co estefania_aguirre64191@elpoli.edu.co
Tecnología en Química Industrial y de Laboratorio – Facultad de Ciencias Básicas, Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid Medellín, Mayo 2020
PARDEAMIENTO ENZIMATICO
ANÁLISIS DE RESULTADOS
La característica estructural más importante de estas enzimas es la presencia en su centro activo de dos átomos de cobre, unidos cada uno de ellos a tres histidinas, que se han conservado a lo largo de la evolución
en todas las enzimas de este tipo, desde las bacterias al hombre. En su entorno se sitúan una serie de aminoácidos hidrofóbicos, con anillos aromáticos, que también son importantes en su actividad, para la unión de los sustratos.
El pardeamiento enzimático es un conjunto complejo de reacciones, que se inicia por la o las reacciones catalizadas de forma enzimática. La primera de ellas, cuando el sustrato presente es un monofenol, es su transformación en difenol. La segunda, la transformación del difenol en quinona. En el caso de la tirosina (monofenol) se forma primeramente la dopa (difenol) y luego la dopaquinona (quinona). Cuando cortamos algunas frutas y exponemos su carne a la acción del aire, vemos que en unos instantes se oscurece. Esto ocurre con frutas como la manzana, la pera, el plátano… y con otros alimentos como las patatas o los champiñones. A este proceso se llama oxidación o pardeamiento enzimático, pues es el resultado de la acción del oxígeno contenido en el aire en combinación con los compuestos químicos de la fruta, en concreto sobre los fenoles.
En la reacción interviene como catalizador una enzima, la polifenoloxidasa (PFO), por la cual los fenoles se combinan con el oxígeno para transformarse en quinonas, que se polimerizan o reaccionan con grupos amino de diferentes compuestos formando compuestos coloridos que reciben el nombre de melaninas y que tienen propiedades antimicrobianas, y que podrían ser un mecanismo de defensa de los vegetales contra infecciones. El pardeamiento enzimático se observa en vegetales ricos en compuestos fenólicos y no ocurre en los alimentos de origen animal, ya que no contienen compuestos fenólicos. Por el contrario, plantea importantes problemas de coloraciones con algunas frutas y legumbres (peras, manzanas), en particular cuando se alteran los tejidos de estos vegetales o se dañan por golpes durante los procesos: pelado, corte, triturado para la preparación de jugos, congelación, deshidratación. Un pardeamiento favorable es aquel que permite obtener olores y sabores característicos, que son vistos como favorables y aptos para ser consumidos. A este rango se puede agrupar el pardeamiento no enzimático, ya que permite obtener alimentos benéficos a ciertas temperaturas. Como el pan, galletas, tostado de café, carnes, entre otros.
Para prevenir este tipo de pardeamiento se usan varios métodos:
- Selección de variedades pobres en sustratos fenólicos.
- Inactivación de las oxidasas mediante tratamientos térmicos como la pasteurización o la esterilización. Estos tratamientos tienen el inconveniente de que alteran las propiedades organolépticas de ciertos alimentos.
- Adición de compuestos reductores, como el ácido ascórbico o el ácido cítrico.
- Inmersión en agua de frutas y hortalizas que hayan sido peladas o troceadas. Así evitamos que el oxígeno penetre en los tejidos.
- Eliminación del oxígeno de los alimentos envasando al vacío.
- Adición de sulfitos o bisulfitos que actúan eliminando el oxígeno de los alimentos.
Variación de la concentración.
Tabla 1. Concentración 150 mg/dL Tiempo [sustrato] 0 0 2 55. 4 99. 5 112 Vo=17,
Figura 1. Gráfica concentración 150 mg/dL y ecuación de la recta.
Tabla 2. Concentración 300 mg/dL Tiempo [Sustrato] 0 0 2 77
4 169 Vo=44, 881 5 226
Figura 2. Gráfica concentración 300 mg/dL y ecuación de la recta.
Tabla 3. Concentración 450 mg/dL Tiempo [Sustrato] 0 0 2 141 Vo=65, 4 261 5 334
Figura 3. Gráfica concentración 450 mg/dL y ecuación de la recta.
Tabla 4. Concentración 600 mg/dL
Tiempo [Sustrato]
0 0
2 145
4 247
5 378 Vo=71,
Figura 4. Gráfica concentración 600 mg/dL y ecuación de la recta.
Tabla 5. Concentración 750 mg/dL
Tiempo [Sustrat o] 0 0 2 161 4 264
5 406 Vo=76,11 9
Figura 5. Gráfica concentración 750 mg/dL y ecuación de la recta.
Tabla 6. Concentración 1000 mg/dL Tiemp o
[Sustrat o] 0 0 2 137 4 287 5 397 Vo=77,91 5
Figura 6. Gráfica concentración 1000 mg/dL y ecuación de la recta.
Tabla 7. Concentración, inverso y velocidad # [S] VO 1/[S] 1/VO 1 150 17, 5
0, 7
0, 8 2 300 44, 1
0, 3
0, 4 3 450 65, 8
0, 2
0, 7 4 600 71,22 0, 7
0, 5 750 76, 9
0, 3
0, 2 6 100 0
77, 5
0,001 0,
Tabla 9. Réplica 1.
TIEMPO (MIN)
[S] (MG/DL)
Temperatura a 20°C
Tabla 10. Réplica 2.
TIEMPO (MIN)
[S] (MG/DL)
Tabla 11. Réplica 3.
TIEMPO (MIN)
[S] (MG/DL)
Temperatura a 40°C
Tabla 12. Réplica 1.
TIEMPO (MIN)
[S] (MG/DL)
Tabla 13. Réplica 2.
TIEMPO (MIN)
[S] (MG/DL)
Tabla 14. Réplica 3.
TIEMPO (MIN)
[S] (MG/DL)
Temperatura a 60°C
Tabla 15. Réplica 1.
TIEMP O (MIN)
[S]
(MG/DL)
Tabla 16. Réplica 2.
TIEMPO (MIN)
[S] (MG/DL)
Figura 9. Gráfica de inverso y velocidad
Se obtiene el lineamiento para conocer la proximidad de los puntos, como podemos ver en la gráfica 7, se obtuvo un R^2 =0,9536 estos valores nos dan a entender que los puntos están muy cerca de la línea de regresión
En la gráfica se puede ver que hay un punto mucho más alejado de los demás, el cual según los datos de la tabla 7, corresponde a la concentración 150 mg/dL y descienden en su posición, en el mismo orden que se ve en la tabla 7, (300 mg/dL, 450 mg/dL, 600 mg/dL, 750 mg/dL, 1000 mg/dL), por lo que cuando la concentración aumenta, la velocidad disminuye.
Como se puede observar en la figura 7, se calculó la ecuación del gráfico, la cual es la siguiente:
y = 8 3, 035 x + 0 0, 002 (1)
Al conocer esta ecuación la utilizamos la ecuación de Michaelis-Menten, poder calcular la
velocidad máxima (Vmax) y Km, de la siguiente manera:
V o =^ V maxKm +[^ S [ S ]] (2)
Si sacan los factores de la ecuación antes mencionada, queda de la forma:
V o^1 =^ V maxKm x [^1 S ] +^ V max^1 (3)
A cada una se les realiza un cambio de variables obteniendo así:
y = mx + b (4)
corresponde a la ecuación de la recta.
Al conocer lo anterior mencionado y teniendo la ecuación de la recta (1), se calcula Vmax
b = (^) V max^1
V max = (^) b^1
V max = (^) 0,0002^1
V max = 5 000
Esta velocidad obtenida, corresponde a la Vmax que hay cuando todos los centros se encuentran activos
Si conocer la Vmx se puede calcular la Km, de esta manera:
m = (^) V maxKm
K m = mx V max
K m = 8 3, (^035) * 5000
K m = 41, 5175
Este valor que se hayamos es la Constante para la enzima LACTASA a un pH 7 y a un T° de 25°C
TEMPERATURA
Teniendo en cuenta los datos obtenidos en la tabla 19, se obtienen las velocidades iniciales, las cual podemos decir que corresponden a los datos del promedio y la temperatura
Tabla 20. Velocidad inicial.
TEMPERATURA (°C)
VO
Con estos valores se realiza una gráfica
Figura 10. Gráfica Temperatura vs Tiempo.
En esta gráfica se puede observar que la enzima lactasa, tiene una mayor actividad en el rango de T° 20-40°C, a temperaturas más altas esta actividad disminuye, por lo que hay en se rango encontramos la temperatura óptima.
La enzima lactasa es un tipo de β-galactosidasa y es la responsable de descomponer la lactosa en glucosa y galactosa, las cuales son dos azúcares simples que el cuerpo utiliza directamente como fuente de energía. La temperatura corporal está entre 35 y 37°C, por lo que, al consumir leche o productos lácteos, se deberá generar energía, debido a que en este rango de temperatura la enzima lactasa tendrá una buena actividad.
pH
ANÁLISIS DE RESULTADOS
EFECTO DEL pH
Al pH en donde la enzima presenta máxima actividad se le conoce con el nombre de pH óptimo.
Los enzimas poseen grupos químicos ionizables (carboxilos -COOH; amino -NH 2 ; tiol -SH; imidazol, etc.) en las cadenas laterales de sus aminoácidos. Según el pH del medio, estos grupos pueden tener carga eléctrica positiva, negativa o neutra. Como la conformación de las proteínas depende, en parte, de sus cargas eléctricas, habrá un pH en el cual la conformación será la más adecuada para la actividad catalítica este es el llamado pH óptimo.
La mayoría de los enzimas son muy sensibles a los cambios de pH. Desviaciones de pocas décimas por encima o por debajo del pH óptimo pueden afectar drásticamente su actividad.
Para la réplica 1 : No tiene pH óptimo ,Se puede ver como en este caso el pH es nulo ,no tiene ninguna variación
Para la réplica 2:
● El pH óptimo es 7,al comienzo se puede ver como la enzima se encuentra muy neutra, después del pH 4 se puede ver como la enzima sube rápidamente hasta el pH 7. ● Con una máxima velocidad de 50
Para la réplica 3 :
● el pH óptimo es 7,se puede ver como en este caso después del pH óptimo como la enzima disminuye rápidamente su actividad. ● En este caso se puede ver como la velocidad máxima está entre los 200
el pH óptimo es muy variable entre una enzima y otra, pero la mayoría de ellas tiene un pH cercano a 7.
Como ligeros cambios del pH pueden provocar la desnaturalización de la proteína, los seres vivos han desarrollado sistemas más o menos complejos para mantener estable el pH intracelular: Los amortiguadores fisiológicos.
La velocidad de una reacción enzimática depende de la concentración de sustrato.
Los enzimas son proteínas que catalizan reacciones químicas en los seres vivos. Los enzimas son catalizadores, es decir, sustancias que, sin consumirse en una reacción, aumentan notablemente su velocidad. No hacen factibles las reacciones imposibles, sino que sólamente aceleran las que espontáneamente podrían producirse. Ello hace posible que en condiciones fisiológicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requerirían condiciones extremas de presión, temperatura o pH.
Los enzimas, a diferencia de los catalizadores inorgánicos catalizan reacciones específicas. Sin embargo hay distintos grados de especificidad. El enzima sacarasa es muy específico: rompe el enlace b-glucosídico de la sacarosa o de compuestos muy similares. Así, para el enzima sacarosa, la sacarosa es su sustrato natural, mientras que la maltosa y la isomaltosa son sustratos análogos. El enzima actúa con máxima eficacia sobre el sustrato natural y con menor eficacia sobre los sustratos análogos. Entre los enzimas poco específicos están las proteasas
digestivas como la quimotripsina, que rompe los enlaces amida de proteínas y péptidos de muy diverso tipo.
Las propiedades de los enzimas derivan del hecho de ser proteínas y de actuar como catalizadores. Como proteínas, poseen una conformación natural más estable que las demás conformaciones posibles. Así, cambios en la conformación suelen ir asociados en cambios en la actividad catalítica. Los factores que influyen de manera más directa sobre la actividad de un enzima son:
● pH ● temperatura ● cofactores
PREGUNTAS
1. ¿Que enzimas son las responsables del pardeamiento?
R/ El enzima responsable del pardeamiento enzimático recibe el nombre de polifenoloxidasa, fenolasa o tirosinasa, en este último caso especialmente cuando se hace referencia a animales, ya que en ellos la tirosina es el principal substrato. También se ha utilizado el término cresolasa, aplicado a la enzima de vegetales.
BIBLIOGRAFÍA
● http://www.ehu.eus/biomolecula s/enzimas/enz22.htm#:~:text=L a%20mayor %C3%ADa%20de%20los%20enzimas, (Figura%20de%20la%20izquierda).
● http://milksci.unizar.es/bioquimica /temas/enzimas/tirosinasa.html
