Catalase - ação enzimática

Experimento cadastrado por Luiza Siqueira em 04/12/2012

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Palavras-chave: enzima, desnaturação, catalase, águaoxigenada

Onde encontrar o material?em supermercados e farmácias

Quanto custa o material?até 10 reais

Tempo de apresentaçãoaté 10 minutos

Dificuldadefácil

Segurançarequer cuidados básicos

Introdução

Problematização: Por que colocamos água oxigenada em ferimentos?

Questão inicial: Você já observou que a água oxigenada borbulha em contato com o ferimento? Por que isso acontece?

Objetivos didáticos:

1. Reconhecer o papel das enzimas na velocidade das reações químicas biológicas. E sua importância biológica.

2. Investigar e identificar fatores que desativam a ação enzimática, devido à desnaturação da enzima.

Materiais necessários

1 batata crua e fresca50 g de fígado cru e fresco2 folhas de alface1 frasco de água oxigenada 40 volumes500 mL de água destilada60 mL de solução ácida (ácido muriático - HCl comercial)60 mL de solução básica (soda cáustica - NaOH comercial)1 faca de corte1 colher de sopa1 par de luvas2 béqueres (ou recipientes que permitam aquecimento)1 erlenmeyer ( ou copo transparente)11 tubos de ensaio (ou 1 recipiente similar, podendo ser lavado e reutilizado ao longo da prática)1 rolha (que tampe os tubos de ensaio) com furo1 mangueira (que encaixe no furo da rolha) flexível1 termômetro1 chapa de aquecimento

Passo 1

Preparando as soluções

ATENÇÃO: é necessária a utilização de luvas no preparo dessas soluções.

• Solução ácida: misture 10 mL de ácido muriático (HCl comercial) em 50 mL de água destilada.

• Solução básica: dissolva 1 colher de sopa de soda cáustica (NaOH comercial) em 60 mL de água destilada.

Passo 2

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Preparando a reação

• Encaixe a mangueira dentro do furo rolha de modo que elas fiquem justas.

• Corte a batata, o fígado e a alface em pedaços bem pequenos.

• Cozinhe alguns pedaços da batata e do fígado em béqueres diferentes, utilizando a chapa de aquecimento, cobrindo osalimentos com água destilada. (vídeo - Parte II)

• Adicione os reagentes dentro de cada tubo de ensaio por vez, seguindo a ordem esquematizada no Quadro 1.

• Logo após as adições, tampe cada tubo com a rolha e não deixe a mangueira encostar no líquido.

• Mergulhe a outra ponta da mangueira em um erlenmeyer com água, conforme Figura 1.

• Observe e anote o ocorrido em cada caso, preenchendo o Quadro 1.

Quadro 1 - Procedimentos para adição dos reagentes nos tubos de ensaio Figura 1 - Montagem a ser realizada

Clique para assistir ao vídeohttp://www.youtube.com/watch?v=izC9lF8lYWs

Clique para assistir ao vídeohttp://www.youtube.com/watch?v=UrF44FHgNfc

Passo 3

O que acontece?

A decomposição da água oxigenada (H2O2) pode ser realizada por uma enzima chamada catalase. O centro metálico dacatalase que reage com a H2O2 é o íon ferro (Fe) com número de oxidação igual a 3 (III). O mecanismo da reação dedecomposição desse peróxido catalisada por Fe(III) ainda não está bem definido, porém alguns artigos descrevem essa reação

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em duas etapas:

H2O2 (aq) + Fe(III)-E (aq) → H2O (l) + O=Fe(IV)-E (aq) (etapa 1)

H2O2(aq) + O=Fe(IV)-E (aq) → H2O (l) + Fe(III)-E (aq) + O2(g) (etapa 2)

2 H2O2 (aq) → 2 H2O (l)+ O2 (g) (equação global)

em que Fe-E representa o átomo de ferro de um grupo hemo ligado à enzima. A catalase é uma enzima relativamente difícil desaturar, ou seja, só atinge a velocidade máxima da reação à elevadas concentrações de peróxido.

O fígado é um órgão que tem muito vasos sanguíneos, devido sua função de produzir milhares de produtos químicosessenciais ao organismo. Para isso, utiliza enzimas, como a catalase, que decompõe a água oxigenada. Com essa atividadeexperimental proposta pode-se verificar como atua a enzima catalase presente no fígado. Na batata cortada ou na alfacepicada os resultados experimentais são os mesmos daqueles observados no fígado bovino, porque esses alimentos tambémcontêm a catalase.

A água oxigenada praticamente não se decompõe nos alimentos cozidos ou em meio fortemente ácido ou básico. Issoacontece porque a catalase se transforma em outra substância quando é aquecida ou sofre grande variação de pH, processoconhecido como desnaturação da enzima. Esta nova substância não catalisa a decomposição da H2O2.

A velocidade de uma reação enzimática aumenta com o aumento da temperatura, visto que provoca maior agitação dasmoléculas e, portanto, maiores possibilidades de elas colidirem para reagir. Entretanto, a partir de uma determinadatemperatura, a velocidade da reação diminui bruscamente, porque a agitação das moléculas se torna tão intensa que asligações que estabilizariam a estrutura espacial da enzima se rompem e ela é desnaturada. Para cada tipo de enzima existeuma temperatura ótima, na qual a velocidade da reação é máxima, como elucidado na Figura 2. A maioria das enzimashumanas tem sua temperatura ótima entre 36 e 37ºC - a faixa de temperatura considerada normal para o corpo humano.

Outro fator que afeta a atividade das enzimas é o grau de acidez do meio, também conhecido como pH (potencialhidrogeniônico). A escala de pH vai de 0 a 14 e mede a concentração relativa de íons hidrogênio (H+) em um determinadomeio. Valores próximos de 0 caracterizam meios mais ácidos e os próximos de 14 caracterizam aqueles mais básicos(alcalinos), enquanto o valor 7 caracteriza um meio neutro. Cada enzima tem um pH ótimo de atuação, no qual a sua atividadeé máxima, como foi representado na Figura 3. O pH ótimo para a maioria das enzimas fica entre 6 e 8.

Figura 2 - Velocidade de uma reação enzimática em função da temperatura Figura 3 - Velocidade de uma reação enzimática em função do pH

Passo 4

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Para saber mais

Quando colocamos água oxigenada em um ferimento, formam-se muitas bolhas devido à liberação rápida de oxigêniomolecular. A formação da espuma ocorre pelo fato de o sangue e as células conterem a enzima catalase. E como um corte ouum arranhão contem sangue e células danificadas, existe grande quantidade dessa enzima ao redor da região ferida. Então,nesse caso, novamente a catalase tem a função de catalisador na reação de decomposição da H2O2.

O peróxido de hidrogênio é um produto secundário do metabolismo celular, e apresenta algumas funções úteis, incluindo umaresposta imune saudável. No entanto, a H2O2 em excesso é prejudicial, porque ocasiona a origem de radicais livres destrutivos(OH.) que são altamente reativos e tóxicos para as células. Esses radicais livres podem atacar as membranas lipídicas, o DNAe outros componentes essenciais das células. Por esse motivo, a presença da catalase é importante nos organismos vivos,porque neutraliza e equilibra a produção contínua da água oxigenada. Tendo em vista, que o produto formado dadecomposição da H2O2 é água e oxigênio, que não faz mal algum para corpo.

Assim como, o peróxido de hidrogênio pode destruir células humanas, também é eficaz contra uma vasta gama demicroorganismos, incluindo bactérias, leveduras, fungos, vírus e esporos. Dessa forma, a água oxigenada é um desinfetanteestável e eficaz quando utilizado em superfícies inanimadas (sem vida), disponível comercialmente na concentração 3%v/v.Porém, não é recomendada para assepsia de ferimentos, pois pode matar as células do corpo que estão tentando proteger-sede bactérias intrusas e de germes. Em ferimentos pequenos, é preferível limpá-los com água corrente e sabão; e em grandesferidas deve-se procurar a ajuda médica.

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