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Experimentos de biología para profesores – Enzimas: catalasa

La seguridad. Aunque los peligros en los siguientes experimentos son insignificantes, se recomienda consultar la última edición de ‘Salvaguardas en el laboratorio escolar’ publicada por la Asociación para la Educación Científica (ase.org.uk) antes de embarcarse en cualquier experimento.

Esquema. La catalasa es una enzima que se produce en las células de muchos organismos vivos. Algunas de las reacciones de liberación de energía en la celda producen peróxido de hidrógeno como producto final. Este compuesto, que es tóxico para la célula, se desdobla en agua y oxígeno por la acción de la catalasa. 2H2O2 = 2H2O + O2

Las muestras de hígado y levadura se dejan caer en peróxido de hidrógeno. Se desarrolla oxígeno y se le pide al estudiante que extienda el experimento para tratar de decidir si una enzima en los tejidos es la responsable. Los experimentos y las preguntas toman alrededor de una hora.

Conocimiento previo. La existencia de catalizadores inorgánicos; enzimas desnaturalizadas al hervir; el oxígeno vuelve a encender una férula resplandeciente.

Preparación previa y materiales – por grupo

Agua oxigenada de 20 volúmenes 50 cm3

entablillar

hígado, cubo de aproximadamente 1 cm

agua destilada 20 cm3

levadura seca alrededor de 1 g

arena limpia alrededor de 1 g

gránulos de carbón activado, alrededor de 1 g

Aparato – por grupo

gradilla para tubos de ensayo y 4 tubos de ensayo

fórceps o buscador para empujar el hígado en el tubo de ensayo

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4 etiquetas o marcador de alcohol

embudo de filtro

Mechero Bunsen

papel de filtro

titular tubo de ensayo

mortero y maja

Experimento

La investigación a continuación es un examen bastante crítico de tejidos vegetales y animales para ver si

contienen catalasa.

(a) Etiquete tres tubos de ensayo 1-3.

(b) Vierta aproximadamente 20 mm (profundidad) de peróxido de hidrógeno en cada tubo.

(c) Cortar el hígado en 3 pedazos.

(d) Al tubo 1 agregue un pequeño trozo de hígado y al tubo 2 agregue una pizca de levadura seca.

(e) Inserte una férula incandescente en los tubos 1 y 2, acercándola a la superficie del líquido o en la parte superior de la espuma.

1 Describa lo que vio que sucedía y el efecto sobre la férula brillante.

2 ¿Cómo interpretas estas observaciones?

3 ¿Hay alguna evidencia de este experimento hasta el momento que indique si el gas proviene del peróxido de hidrógeno o del sólido?

4 ¿Hay alguna evidencia en esta etapa de que una enzima esté involucrada en la producción de gas en esta reacción?

(f) En el tubo 3 coloque algunos gránulos de carbón y observe la reacción.

5 ¿Podría el carbón vegetal ser una enzima? Explica tu respuesta.

6 Suponiendo (i) que el gas en (f) es el mismo que antes y (ii) que el carbón es casi carbono puro, ¿el resultado con el carbón lo ayuda a decidir sobre la fuente del gas en este experimento y en los anteriores? ?

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(g) Suponga que se avanza la hipótesis de que hay una enzima en el hígado y la levadura, que descompone el peróxido de hidrógeno en oxígeno y agua; diseñar y llevar a cabo un experimento de control para probar esta hipótesis.

7 Registre (i) el experimento, (ii) las razones que lo llevaron a realizarlo, (iii) las

resultados y (iv) sus conclusiones.

(h) Lavar los tubos de ensayo. Diseñar y llevar a cabo un experimento para ver si la supuesta enzima en el material vegetal y animal se puede extraer y aun así conservar sus propiedades. El experimento debe incluir un control.

8 Describe brevemente tu procedimiento, tus resultados y tus conclusiones.

9 Suponiendo que el hígado y la levadura contienen cada uno una enzima que descompone el peróxido de hidrógeno, ¿hay alguna evidencia que demuestre que es la misma enzima? ¿Qué habría que hacer para saberlo con certeza?

Discusión – respuestas

1 Debe observarse la efervescencia en cada caso pero es más vigorosa con la levadura que con el hígado. La férula brillante debería volver a encenderse.

2 Se está produciendo oxígeno.

3 No hay evidencia que indique si el líquido o el sólido están dando el gas. Si los estudiantes piensan que es poco probable que un sólido emita un gas, podrían recordar el mármol y el ácido clorhídrico en los que es el sólido el que produce el dióxido de carbono. Sin embargo, parece menos probable que la levadura y el hígado emitan oxígeno cuando se tratan con peróxido de hidrógeno, que el peróxido de hidrógeno debe proporcionar oxígeno cuando se trata con diversas sustancias.

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4 Hasta el momento, no hay evidencia de que una enzima esté involucrada.

5 Saldrá un gas, pero no lo suficientemente rápido como para volver a encender una férula incandescente. El carbón no pudo

ser una enzima porque (a) es un elemento y (b) ha sido producido por temperaturas muy altas que destruirían las enzimas.

6 El carbón, como elemento, no podría estar emitiendo oxígeno. El gas debe provenir del

peróxido de hidrógeno.

7 (i) El experimento debe implicar hervir los tejidos y luego ponerlos en peróxido de hidrógeno.

(ii) Si una enzima está involucrada,

(iii) no se producirá gas.

8 El alumno deberá moler las muestras con un poco de arena y agua destilada, filtrar y ensayar el filtrado con peróxido de hidrógeno. El oxígeno se desarrollará con un vigor proporcional al observado cuando se probaron las sustancias originales.

El alumno debe hervir la mitad de cada extracto y demostrar que pierde su actividad.

9 No parece haber ninguna razón fundamental por la que la levadura y el hígado no deban tener diferentes enzimas que catalicen la descomposición del peróxido de hidrógeno. Para tener certeza en este punto, habría que extraer las enzimas y determinar su composición química.

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