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EXPERIENCIAS ENTRETENIDAS EN CASA
Experimentos con enzimas: oxidasas y peroxidasas. experimentos químicos
Experiencias divertidas en casa / experimentos de quimica para niños En las células de plantas y animales ocurren continuamente procesos químicos complejos. Están regulados por sustancias proteicas, enzimas que (recordamos una vez más) desempeñan el papel de catalizadores de reacciones químicas en las células. Se necesitan instrumentos complejos y muchos reactivos para estudiar tales procesos bioquímicos. Sin embargo, algunos fenómenos bioquímicos se pueden observar, como dicen, a simple vista. Comencemos con las enzimas oxidativas: oxidasas y peroxidasas. Están presentes en muchos tejidos vivos porque la oxidación es la base de los procesos de respiración. Pero estas enzimas actúan de manera diferente: las oxidasas oxidan sustancias orgánicas con oxígeno atmosférico, las peroxidasas "extraen" oxígeno de los peróxidos con el mismo propósito. Por supuesto, las sustancias se oxidan lentamente incluso sin la ayuda de enzimas, pero las enzimas aceleran la reacción miles de veces. Cuando algunas sustancias se oxidan, por ejemplo, fenol e hidroquinona, se forman productos de reacción coloreados. La aparición de color indica que la enzima ha funcionado. Y la intensidad del color le permite juzgar la cantidad de productos de oxidación. Si el color no aparece en absoluto, entonces la enzima está inactiva. Esto puede suceder en un entorno que es demasiado ácido o demasiado alcalino, o si no hay suministro de oxígeno disponible, o en presencia de sustancias que dañan las enzimas, los llamados inhibidores de enzimas. Después de esta breve introducción, los experimentos en sí. Necesitarás: un tallo de repollo, una manzana, un tubérculo de papa con brotes, una cebolla con raíces brotadas en la oscuridad. Los reactivos serán hervidos en frío, y mejor aún agua destilada, hidroquinona (de una tienda de fotografía) y agua oxigenada de farmacia. También abastécete de un rallador de verduras, baño de agua, tubos de ensayo o botellas de penicilina, pipetas y gasas limpias, o un paño blanco. Comencemos con el jugo de repollo. Triture un trozo de tallo de repollo, aproximadamente 20 g, exprima la suspensión resultante a través de dos capas de gasa o una capa de tela, recoja el jugo en un vaso y diluya con agua diez veces. Inmediatamente le advertimos: al estudiar otros objetos vegetales, el jugo debe diluirse no más de dos o tres veces. Número seis tubos de ensayo o viales limpios y secos. Vierta 1 ml de jugo de repollo diluido en los tubos de ensayo No. 2, 3, 4 y 1. Coloque los tubos 1 y 2 para destruir (inactivar) las enzimas durante cinco minutos en un baño de agua hirviendo y luego enfriar a temperatura ambiente. Vierta 5 ml de agua en los tubos de ensayo 6 y 1 en lugar de jugo. A los seis tubos de ensayo, agregue un poco, en la punta de un cuchillo, hidroquinona. Luego vierta cinco gotas de agua en los tubos 1, 3 y 5, y cinco gotas de agua oxigenada en los tubos 2, 4 y 6. Mezcle bien el contenido de cada tubo. Después de diez a quince minutos, ya puedes observar los resultados del experimento. Le recomendamos encarecidamente que los escriba en forma de tabla. Ingrese en la tabla el número de tubos de ensayo y la composición de la mezcla en cada uno de ellos, en la columna contra cada mezcla, marque si el color ha cambiado durante el experimento y, si ha cambiado, cómo. En la siguiente columna, concluya si se ha producido oxidación. Cuando toda la tabla esté llena, intente analizar los resultados. Para ello, piensa en estas preguntas. ¿Puede el peróxido de hidrógeno oxidar la hidroquinona en ausencia de jugo de repollo? ¿La hidroquinona se oxida con jugo de repollo sin peróxido de hidrógeno? ¿Se retiene la actividad enzimática en el jugo después de hervir? ¿Qué enzimas oxidativas se encuentran en el jugo de repollo: oxidasas o peroxidasas? Sin embargo, según la experiencia con plantas de la misma especie, es demasiado pronto para sacar conclusiones definitivas. Por lo tanto, establezca los mismos experimentos con un tubérculo de papa y sus brotes, con la pulpa de manzanas, con las escamas carnosas de una cebolla, así como con su parte inferior y hojas ("plumas"). Le recordamos: en estos casos, el jugo resultante debe diluirse con agua 2-3 veces. Cuando se han realizado todos los experimentos, es posible determinar en cuál de los materiales estudiados las enzimas oxidantes son más activas. En tu opinión, ¿las oxidasas y las peroxidasas pueden estar presentes simultáneamente en los tejidos vegetales? Intenta sacar tus propias conclusiones sin mirar la explicación. Y cuando se hagan las conclusiones, compruebe qué tan correctas son. Conclusión uno. El peróxido de hidrógeno puede oxidar gradualmente la hidroquinona incluso sin jugo: aparece lentamente un color rosa en los tubos 5 y 6. Esto significa que la enzima no es necesaria para la reacción. Como todos los catalizadores, las enzimas solo aceleran la reacción que ha comenzado muchas veces. Observó, por supuesto, lo rápido que apareció el color en el tubo 4. Sin embargo, las peroxidasas no pueden acelerar la reacción de la hidroquinona con el oxígeno atmosférico (el color en el tubo 3 está ausente o aparece muy lentamente). Segunda conclusión. La enzima se puede desactivar incluso mediante ebullición a corto plazo. Prácticamente no hay color en el tubo de ensayo 2. Después de todo, las enzimas son proteínas; se coagulan cuando se calientan: aparecieron copos de proteína en los tubos de ensayo 1 y 2. Conclusión la tercera. No apareció color en el tubo de ensayo 3. Esto significa que el jugo de col contiene solo peroxidasas, que aceleran la oxidación de la hidroquinona solo en presencia de peróxido de hidrógeno. Sin embargo, en experimentos con tubérculos de patata y manzanas, el color aparece, y sobre todo rápidamente cuando se agita el vial, cuando la solución se enriquece con oxígeno atmosférico. Esto significa que hay oxidasas en papas y manzanas (más específicamente, fenol oxidasa), que contribuyen a la oxidación de la hidroquinona con oxígeno. Por lo tanto, los tubérculos de papa cortados y las manzanas se oscurecen en el aire; contienen sustancias relacionadas con la hidroquinona. La oxidasa también pierde actividad cuando se calienta. ¿Recuerdas si las papas hervidas se oscurecen? Finalmente, la cuarta conclusión. También hay oxidasas en papas y manzanas: cuando se agrega peróxido al tubo de ensayo 4, el color aparece antes. Y no hay oxidasa en las escamas de cebolla carnosa. No se oscurecen en el aire incluso con hidroquinona. Por cierto, ¿ha notado que las enzimas oxidativas son especialmente activas en la preparación para el crecimiento o el crecimiento de los órganos de las plantas, en la parte inferior del bulbo y sus raíces, en los brotes de los tubérculos de papa? El metabolismo va allí más intensamente. Entonces, descubrimos que no todas las condiciones ambientales son favorables para la acción de las enzimas. Si el calor fuerte inactiva las enzimas, ¿tal vez sean más activas a bajas temperaturas? Comprobemos esto también. Para el experimento, necesitará cuatro latas de vidrio o metal adicionales con una capacidad de aproximadamente un litro y hielo o nieve (alrededor de 1 kg). Experimentemos con un tallo de repollo. Ralle el muñón, exprima el jugo, como antes, a través de una gasa o tela y diluya con agua veinte veces. Vuelva a numerar los tubos si la numeración anterior se ha borrado de alguna manera y vierta 1 ml de jugo de col diluido en los tubos 2, 3, 4 y 1, y luego agregue hidroquinona en la punta de un cuchillo. En los tubos de ensayo 5 y 6, en lugar de jugo, vierta 1 ml de agua y agregue también hidroquinona. Y luego coloque los tubos de ensayo de la siguiente manera: 1 - en un frasco de nieve o hielo; 2 - en una jarra de agua tibia (40°C); 3 - en una jarra de agua caliente (60°C); 4 - dejar sobre la mesa a temperatura ambiente; 5 - en una jarra de agua hirviendo; 6 - dejar a temperatura ambiente. 5 minutos después del inicio del experimento, vierta cinco gotas de agua oxigenada en todos los tubos de ensayo, comenzando por los más fríos. Agite la mezcla suavemente y anote el tiempo de inicio de la reacción. Después de otros 5 minutos, retire los tubos de ensayo de los frascos y anote los resultados del experimento en forma de tabla, aproximadamente igual que la última vez. Cuando la tabla esté llena, puede comenzar a analizar los datos recibidos. Trate de sacar sus propias conclusiones respondiendo primero a las siguientes preguntas. ¿Se acelera la reacción de oxidación al aumentar la temperatura sin la adición de una enzima? ¿Es posible decir que las enzimas funcionan mejor cuando se enfrían? ¿Qué temperatura es la más favorable para la acción de las peroxidasas? ¿Por qué la comida dura más en el frigorífico? ¿Por qué hervir la leche? ¿Por qué los animales de sangre caliente (mamíferos y aves) son los animales más desarrollados y viables de la Tierra? ¿Has respondido a todas estas preguntas? Entonces - nuestras explicaciones. Probablemente haya notado que la velocidad de oxidación de la hidroquinona con peróxido de hidrógeno no es la misma a bajas y altas temperaturas. A altas temperaturas, la tasa de oxidación es naturalmente más alta. Las peroxidasas facilitan la interacción de la hidroquinona con el peróxido. En presencia de una enzima, la reacción continúa incluso a bajas temperaturas, pero cuanto más alta sea la temperatura, más fácil será para la enzima activar las moléculas de los reactivos. Pero no debemos olvidar que las proteínas se coagulan a altas temperaturas, la velocidad de reacción disminuye. Existe un concepto de la temperatura óptima para la acción de las enzimas, a la que exhiben la mayor actividad. Para diferentes enzimas, esta temperatura no es la misma, pero muchas enzimas, incluidas las peroxidasas, tienen una temperatura óptima de 40-50°C. Los productos alimenticios se estropean por la acción de las enzimas contenidas en ellos o liberadas por microorganismos. Con el frío, la actividad de las enzimas disminuye, por eso los alimentos se estropean menos en el frigorífico. Los animales de sangre caliente se han elevado a la etapa superior de la evolución, que puede mantener una temperatura corporal óptima para la actividad de las enzimas. Autor: Olgin O.M.
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