Atividade Laboratorial: Fatores que afetam a atividade enzimática. Biologia 12º ano. Nome: Data: / /

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1 Atividade Laboratorial: Fatores que afetam a atividade enzimática Biologia 12º ano Nome: Data: / / OBJETIVOS: Compreender o significado biológico das enzimas Conhecer o efeito de diversos fatores (concentração da enzima, concentração do substrato, ph e temperatura) na atividade das enzimas Relacionar o efeito da temperatura e do ph com a estrutura e o modelo de ação das enzimas Introdução: As enzimas são macromoléculas proteicas que atuam nas células como catalisadores de reações químicas. As enzimas conseguem acelerar as reações metabólicas porque possuem uma forma tridimensional que interage de um modo particular com o(s) respetivo(s) substrato(s); essa interação dá-se numa região específica da molécula enzimática designada por centro ativo. As enzimas diminuem a energia de ativação das reações que catalisam, pois a formação do complexo enzima - substrato induz uma mudança conformacional no centro ativo que cria condições (espaciais e energéticas) favoráveis à quebra e /ou síntese de ligações químicas nas moléculas do (s) substrato(s) Todos os fatores que afetam a estrutura das enzimas perturbam a eficiência da sua atividade catalítica. Figura 1 Enzima Figura 2 Complexo Enzima-Substrato

2 Problema1: Se o ph e a temperatura forem mantidos constantes, a velocidade da reação será afetada pela concentração da enzima e do substrato. Como varia a velocidade da reação, em função da concentração da enzima? E do substrato? Observe os gráficos A e B da figura Compare a velocidade da reação, em função da concentração da enzima e do substrato. 3. Explique a variação da velocidade, em função da concentração do substrato, atendendo à estrutura molecular das enzimas. Figura 3- A Figura 3- B Problema 2- Qual o efeito da temperatura na atividade da catalase? A catalase é uma enzima presente nas células vegetais eucarióticas contida nos peroxissomas, pequenas vesículas esféricas (0,5-1,5 μm de diâmetro) constituídas por uma membrana simples e por uma matriz que contem grandes quantidades desta enzima. A catalase acelera a degradação intracelular do peróxido de hidrogénio (água oxigenada - H 2 O 2 ), um composto oxidante e tóxico formado nas células como produto secundário de muitas reações metabólicas. 2 H 2 O 2 2 H 2 O + O 2 Deste modo a catalase assume um papel importante no processo de desintoxicação das células. Materiais: - Almofariz - Balança de precisão - Bisturi ou faca - Copos de precipitação - Placa elétrica - Cronómetro - Água - Gelo - Peróxido de hidrogénio 10%(v/v) em tampão fosfato (0,05 M, ph 7) - Batatas (tubérculos de Solanum tuberosum)

3 Procedimentos: 1. Prepare lotes de três batatas nas seguintes condições: batatas em gelo ( 4ºC) durante pelo menos 90 minutos batatas cozidas (100ºC) durante 10 minutos batatas imersas em água durante 24 horas batatas greladas 2. Retirar uma pequena porção de polpa da superfície de cada uma das três batatas e esmagá-las num almofariz 1 3. Depositar no interior de uma seringa de 10ml cerca de 0,15 gr de polpa triturada (anotar o peso exato) 4. Aspirar 3ml da solução de peróxido de hidrogénio e vedar rapidamente a abertura da seringa com o dedo polegar; agitar suavemente rodando a mão duas ou três vezes. Aguardar um minuto. 5. Decorrido o tempo de reação, retirar o dedo do polegar da abertura da seringa e estimar a variação de volume (distância percorrida pelo embolo em resultado da formação de espuma bolhas de oxigénio. 6. Repetir os passos de 2 a 6 com os restantes lotes 7. Calcule a atividade enzimática e conclua o preenchimento da tabela I. Condições analisadas 4ªc Peso Tempo de reação Variação de volume (ml) Atividade da catalase (mlo 2 /min.g PF* Temperatura ambiente 100ºC Greladas Tabela I Registo de resultados *PF= peso fresco Discussão dos resultados: 1. Por que razão a atividade da catalase pode ser considerada um indicador da intensidade do metabolismo num determinado tecido? 2. Explique a baixa atividade da enzima a 4ºC. 3. Qual dos tratamentos (4ºC, 100ºC ou temperatura ambiente) serviu de controlo da experiência? 4. A atividade da catalase é maior nas batatas greladas. Justifique este resultado. Problema 3 - Qual o efeito do ph na atividade da catalase? 1 no ensaio com as batatas a 4ºC, o almofariz, a seringa e a solução de águaoxigenada devem estar previamente arrefecidos

4 A catalase é uma enzima presente nas células vegetais eucarióticas contida nos peroxissomas, pequenas vesículas esféricas (0,5-1,5 μm de diâmetro) constituídas por uma membrana simples e por uma matriz que contem grandes quantidades desta enzima. A catalase acelera a degradação intracelular do peróxido de hidrogénio (água oxigenada - H 2 O 2 ), um composto oxidante e tóxico formado nas células como produto secundário de muitas reações metabólicas. 2 H 2 O 2 2 H 2 O + O 2 Deste modo a catalase assume um papel importante no processo de desintoxicação das células. Materiais: - Almofariz - Bisturi ou faca - Tubos de ensaio - Varetas - Pipetas - Gobelé - Cronómetro - Água destilada - HCL - Na OH - Peróxido de hidrogénio 10%(v/v) em tampão fosfato (0,05 M, ph 7 - Batatas (tubérculos de Solanum tuberosum) ou fígado fresco Procedimento: 1. Prepare a solução de catalase: esmague um fragmento de fígado fresco com 10ml de gua destilada; filtre a solução para um tubo de ensaio e diluía a solução com mais 10ml de água destilada. 2. Prepare 10 tubos de ensaio e obtenha soluções iniciais de peróxido de hidrogénio tampão ph5, tampão ph7, tampão ph9, HCl 1mM e NaOH 1mM. 3. Adicione água destilada e peróxido, de acordo com a tabela. (Caso meça com gotas saiba que 1ml corresponde a 20 gotas de tamanho médio). Espere 2 minutos. 4. Adicione HCl aos respetivos tubos (segundo a tabela) e verifique se o ph é 3 ou inferior. Proceda de igual modo para o Na OH, verificando se o ph é igual ou superior a 11. Adicione o tampão nos diferentes tubos, registando os valores de ph nos diferentes tubos. 5. Adicione a catalase aos tubos correspondentes, agitando suavemente. Regista a produção de bolhas de O2 (insignificante, média ou intensa).

5 Tubo Agua destilada Tampão H 2O 2 HCl NaOH ph 1 5ml 1ml,pH7 2 4ml 1ml,pH7 1ml 3 2ml 1ml,pH7 4 1ml 3ml 1ml 5 1ml 1ml,pH5 3ml 1ml 1ml 6 1ml 1ml,pH7 3ml 1ml 7 1ml 1ml,pH7 3ml 1ml 8 1ml 1ml,pH7 3ml 1ml 1ml 9 1ml 1ml,pH7 3ml 1ml 10 1ml 1ml,pH7 3ml 1ml Solução de catalase Tabela II Condições Experimentais Discussão: 1. Qual o propósito de completar todos os passos antes de adicionar a catalase? 2. Qual a importância de utilizar os tubos 1,2,3,9 e 10? 3. Refira a importância de utilizar um fragmento de carne fresca. 4. Indique o comportamento da catalase em função do ph.