lunes, 31 de octubre de 2011

informe 2:Acción de la amilasa sobre el almidón

Universidad Nacional Autónoma de México
Colegio de Ciencias y Humanidades
plantel sur

Biología III

Actividad experimental 2, quinta etapa:
Acción de la amilasa sobre el almidón

Grupo 523 Equipo 1

Integrantes:
Segura Sánchez Oscar David
Solano Rodríguez J. Eduardo
Luna López Ximena Aimé
Velázquez Víctor

Profesora:
María Eugenia Tovar




Preguntas Generadoras:
1.    ¿Cómo actúa la amilasa sobre el almidón?
La amilasa, denominada también ptialina o tialina, es un enzima
hidrolasa que tiene la función de digerir el glucógeno y el almidón
para formar azúcares simples, se produce principalmente en las
glándulas salivares (sobre todo en las glándulas parótidas) y en el
páncreas. Tiene un pH de 7. Cuando una de estas glándulas se inflama
aumenta la producción de amilasa y aparece elevado su nivel en sangre.
2.    ¿Cómo está formado el almidón químicamente?

El almidón es un polisacárido, el resultado de unir moléculas de
glucosa formando largas cadenas, aunque pueden aparecer otros
constituyentes en cantidades mínimas. El almidón está realmente
formado por una mezcla de dos sustancias, amilasa y amilo pectina, que
sólo difieren en su estructura: la forma en la que se unen las
unidades de glucosa entre sí para formar las cadenas. Pero esto es
determinante para sus propiedades. Así, la amilasa es soluble en agua
y más fácilmente hidrolizable que la amilo pectina (es más fácil
romper su cadena para liberar las moléculas de glucosa).
3.    ¿Qué es la amilasa desde el punto de vista químico?
La amilasa es el producto de la condensación de D-glucopiranosas por
medio de enlaces glucosídicos a(1,4), que establece largas cadenas
lineales con 200-2500 unidades y pesos moleculares hasta de un millón;
es decir, la amilasa es una a-D-(1,4)-glucana cuya unidad repetitiva
es la a-maltosa. Tiene la facilidad de adquirir una conformación
tridimensional helicoidal, en la que cada vuelta de hélice consta de
seis moléculas de glucosa. El interior de la hélice contiene sólo
átomos de hidrógeno, y es por tanto lipofílico, mientras que los
grupos hidroxilo están situados en el exterior de la hélice.
4.    ¿Cuál es el papel que desempeña el almidón en los animales?

En realidad, la estructura del almidón es muy parecida a la de la
celulosa, otro polisacárido que producen las plantas. Pero mientras el
almidón es parte del alimento de muchos animales y se descompone
fácilmente por acción de las enzimas digestivas, la celulosa es parte
del tejido de sostén de las plantas y muy difícil de digerir, algo que
la mayoría de los animales aprenden rápidamente.En los animales, el
equivalente al almidón, como sustancia de reserva energética, es otra
sustancia de estructura parecida que recibe el nombre de glucógeno.
5.    ¿Por qué es necesario para todos los animales que la amilasa actúe sobre el almidón?
Porque los animales tienen   lo equivalente al almidón que es una
sustancia de reserva energética que recibe el nombre de glucógeno  la
cual es digerida por la amilasa con el objetivo de formar azucares
simples.
Planteamiento de las hipótesis
Hipótesis Aimé
La amilasa por ser una enzima digestiva, que es secretada principalmente por las glándulas salivales, actúa sobre el almidón de manera química transformándolo en azucares simples, actuando sobre
los polisacáridos
.
Hipótesis Eduardo
Observaremos la acción de las enzimas las cuales representan parte fundamental de la vida. Estudiaremos su especificación sobre los alimentos, su poder de catalizar, facilitar y acelerar, determinados procesos orgánicos. Descubriremos si realmente son vitales para el desenvolvimiento del cuerpo humano no solo en el proceso de digestión, sino en el proceso de respiración, etc.
Hipótesis Oscar
La amilasa es una enzima degradadora, observaremos como el almidón es degradado por la acción de la amilasa en azucares más simples, que son las sustancias que serán absorbidas por el intestino delgado.
Hipótesis Victor
Podremos observar que el almidón al ser un polisacárido y la amilasa una enzima, la amilasa romperá los enlaces del almidón y dará como resultado la amilosa, amilopectina y finalmente glucosa.




Introducción

Acción de la Amilasa sobre el almidón.
Azucares Simples y Complejas: Los carbohidratos son las moléculas fundamentales de almacenamiento de energía en la mayoría de los seres vivos. Forman parte de las estructuras de las células vivas; los carbohidratos son también llamados glúcidos, pueden ser moléculas pequeñas, conocidas como azucares, o moléculas más grandes y complejas. Hay 3 tipos de principales de carbohidratos, clasificados  de acuerdo con el número de moléculas de azúcar que contienen.
Los monosacáridos (azucares simples) como la ribosa, la glucosa y la fructosa, contienen solo una molécula de azúcar. Los disacáridos consisten en dos moléculas de azúcar simples unidas covalentemente como la sacarosa (azúcar de caña), maltosa (azúcar de malta) y lactosa (azúcar de leche). Los polisacáridos como la celulosa y el almidón, contienen muchas moléculas de azúcar simples unidas entre si.

Polímeros: Gr. polus, mucho + meris, parte o porción; “muchas partes” por lo general las moléculas grandes, como los polisacáridos, que están constituidas de subunidades idénticas o similares, reciben este nombre, una molécula grande compuesta por muchas subunidades moleculares similares o idénticas.

Monómeros: Gr. monos, único + meros, parte; “una sola parte” son consideradas las subunidades de los polisacáridos son moléculas simples, relativamente pequeñas, que puede unirse a otras y formar un polímero.

Reacciones químicas en el interior del cuerpo: Es la interacción entre átomos, iones o moléculas en el interior de nuestro cuerpo que da como resultado la formación de nuevas combinaciones de átomos, iones o moléculas; formación o rotura de enlaces químicos.




Objetivos
·         Identificar la acción de la amilasa sobre el almidón
·         Identificar los productos de la acción de la amilasa sobre el almidón
·         Caracterizar la digestión enzimática realizada por la secreción de las glándulas salivales
Material
Papel filtro
Embudo
5 Tubos de ensayo
2 goteros
2 cápsulas de porcelana

Material Biológico
Muestra de saliva
Sustancias
Agua destilada
Almidón
Reactivo de Benedict
Reactivo de Lugol para almidón
Equipo
Balanza granataria electrónica
Parrilla con agitador magnético

Procedimiento
A.   Obtención de la enzima amilasa
Después de enjuagar la boca, mastica un trozo de papel filtro  para estimular la salivación. Los líquidos segregados se van pasando a un embudo que tenga un papel filtro, el filtrado se coloca en un tubo de ensayo hasta obtener 1  ml.
La saliva así obtenida se diluye empleando 1ml de saliva y 10 ml de agua destilada, así se obtiene la preparación de enzima base.
Se prepara una solución al 2% de almidón, para lo cual se pesan 2 g de almidón y se disuelven en 100 ml de agua destilada
Se colocan 2 ml de agua destilada en un tubo de ensayo se le agregan 2 ml de la solución de almidón al 2% y 2 ml de la solución base de la enzima. En otro tubo se colocan 2 ml de agua destilada y se le agregan 2 ml de la solución de almidón al 2%.
 Los tubos se colocan en baño maría a 37° C, durante 15 minutos dejando que la amilasa vaya hidrolizando al almidón
Una vez transcurridos los 15 minutos se sacarán los tubos del baño maría y se harán las pruebas del lugol y Benedict
B.   Reacciones de lugol para almidón y Benedict
La prueba del yodo o el lugol permite identificar la presencia de almidón, con este reactivo se obtiene un color azul-violeta característico. Toma 1 ml de la disolución de cada uno de los tubos y añade unas gotas de lugol a cada una de ellas. Si no existe la hidrólisis del almidón la prueba será positiva.
La prueba de Benedict permite identificar a los azucares reductores. Toma 1 ml de cada uno de las disoluciones de los tubos y agrégales 1 ml del reactivo de Benedict, enseguida coloca ambos tubos en baño María, si existe hidrólisis del almidón se formará un precipitado rojo ladrillo que indica la presencia de azúcares como la glucosa y la maltosa.
Resultados


Contenido del tubo
Durante el agitado
(tamaño de las gotas)
1 min después de agitarlo (tamaño de las gotas)
Agua + aceite
No.
Si.
Agua + aceite + bilis
Si.
No.


Análisis de resultados
Enzima. Las enzimas son proteínas complejas que catalizan todas las reacciones bioquímicas, esto quiere decir que solo acelera la reacción química pero la enzima permanece sin cambio, esto es de gran importancia porque pueden reciclarse constantemente y de esta manera la célula no gasta energía en su formación cada vez que necesite.
Un catalizador es una sustancia que disminuye la energía de activación de una reacción química. Al disminuir la energía de activación, se incrementa la velocidad de la reacción. Además de su importancia como catalizadores biológicos, tienen muchos usos médicos y comerciales.
En este caso la amilasa es un enzima que tiene la función de digerir el glucógeno y el almidón para formar azúcares simples, se produce principalmente en las glándulas salivares (glándulas parótidas) y en el páncreas.
La sustancia sobre la cual actúa una enzima se llama sustrato.
Los sustratos son específicos para cada enzima:
En este caso el almidón es el sustrato de la amilasa que actúa sobre este rompiéndola en sus componentes.
Las enzimas actúan de acuerdo con la siguiente secuencia: La enzima (E) y el sustrato (S) se combinan para formar un complejo intermedio enzima sustrato (E-S), el cual se descompone formando un producto y regenerando la enzima.
Digestión química. La digestión química degrada las macromoléculas mediante reacciones químicas, donde rompen sus enlaces y las trasforma en sustancias más simples y pequeñas, que sean capaces de atravesar las paredes del intestino delgado y ser absorbidas.
El proceso comienza en la cavidad bucal. En la digestión mecánica los dientes y las mandíbulas rompen y mezclan en alimento con la saliva, mientras la lengua permite q este pase al esófago. En la digestión química aparece la acción de las glándulas salivales. Estas secretan saliva (agua, electrolitos (Na, K), encimas (amilasa salival y lipasa salival)). La amilasa salival degrada el almidón, (de carbono complejo) hasta maltosa (de carbono con 2 glucosas). Pero no todo el almidón se degrada en la boca. También la lipasa salival actúa sobre las grasas dando lugar a compuestos más sencillos como son los ácidos grasos. Al conjunto de alimentos más sencillos la secreción salival se les denomina “bolo alimenticio”.
Digestión mecánica. La digestión mecánica es la ruptura del alimento donde sufren una transformación física que afecta a su estado sin modificar su composición química y esta ayuda a que avance por el tubo digestivo. Permite q el alimento se mezcle con secreciones del tracto digestivo, además, hace q los alimentos se pongan en contacto con las paredes del tubo digestivo, de modo que se favorezca su absorción. En la boca las piezas dentales trituran el alimento a la vez que valiéndose de la lengua lo mezclan con la saliva producida por tres pares de glándulas salivales. La saliva contiene mucus (que lubrica el alimento) y amilasa (enzima que inicia la degradación química de los almidones).
Degradación. Es el resultado de los procesos de digestión, asimilación y metabolización de un compuesto orgánico llevado a cabo por bacterias, hongos, protozoos y otros organismos. En principio, todo compuesto sintetizado biológicamente puede ser descompuesto biológicamente. Sin embargo, muchos compuestos biológicos (lignina, celulosa, etc.) son difícilmente degradados por los microorganismos debido a sus características químicas.
En los humanos también puede ser conocido como digestión, que es la degradación de los alimentos en moléculas muy pequeñas capaces de entrar en las células. Puede ser mecánica, como la trituración que realizan los dientes, o química, como la acción de las enzimas digestivas.
Saliva. Es una sustancia secretada por las glándulas salivales y está formada sobre todo de agua y además de unas cuantas sustancias químicas. Esta cosa resbaladiza la producen las glándulas salivales. Estas glándulas se encuentran en el interior de cada mejilla, en el fondo de la boca, y debajo de la mandíbula justo en la parte frontal de la boca. Contiene enzimas como la ptialina y la amilasa para formar el bolo alimenticio actuando sobre los monosacáridos
Azúcares simples. También llamados monosacáridos son los glúcidos más simples, conteniendo de tres a siete átomos de carbono. Podemos nombrarlos de forma genérica atendiendo al número de carbonos que presentan, y poniendo la terminación “–osa”. Así una triosa tendrá tres átomos de carbono y una tetrosa, cuatro. con cinco, seis o siete átomos de carbono están respectivamente las pentosas, las hexosas y las heptosas. las octosas, ocho átomos de carbono, son muy raras. La glucosa, una aldosa, es el monosacáridos más importante para la obtención de energía para los seres humanos.
Azúcares complejos. También llamados polisacáridos son compuestos formados por la unión de muchos monosacáridos. Pertenecen al grupo de los glúcidos y cumplen la función tanto de reserva energética como estructural. Los polisacáridos son polímeros cuyos monómeros son los monosacáridos que se unen repetidamente mediante enlaces glucosídicos, formando cadenas en su estructura molecular. Estos compuestos llegan a tener un peso molecular muy elevado, que depende del número de unidades de monosacáridos que participen en su estructura. Pueden descomponerse en polisacáridos más pequeños, así como en disacáridos o monosacáridos mediante hidrólisis o por la acción de determinadas enzimas. Según la función biológica, los polisacáridos se clasifican en dos grupos:
·         Polisacáridos de reserva: La molécula proveedora de energía para los seres vivos es la glucosa, principalmente. Cuando esta no participa en el metabolismo energético, es almacenada en forma de un polisacárido que en las plantas se conoce con el nombre de almidón, mientras que en los animales se denomina glucógeno.
·         Polisacáridos estructurales: Estos carbohidratos participan en la formación de estructuras orgánicas, entre los más importantes tenemos a la celulosa que participa en la estructura de los tejidos de sostén de los vegetales.

Polímeros. Los polímeros son sustancias formadas a partir de miles de moléculas pequeñas llamadas “monómeros”, las cuales se unen para formar moléculas de gran tamaño. Los monómeros reaccionan entre sí para formar esas grandes moléculas, cuyas masas moleculares son muy elevadas.

Polímeros

Naturales: Se encuentran en la naturaleza. Ejemplos: Celulosa, almidón,proteína, ácidos nucleicos, etc.
Sintéticos: Generalmente derivados del petróleo. Se elaboran artificialmente. Ejemplos: Polietileno, nylon, teflón, etc.
De adición
De condensación

Monómeros. Son moléculas pequeñas que se unen dando lugar a moléculas más grandes, a esta unión se le conoce como síntesis de deshidratación ya que hay eliminación de agua (H2O).
En el caso del almidón se presenta como un polímero el cual por medio de la amilasa (forma parte de la saliva y del jugo pancreático)  se degrado convirtiendo esa macromolécula en moléculas aun más pequeñas (monómeros) dejando glucosa y maltosa libre.




Replanteamiento de las predicciones de los alumnos

Replanteamiento Oscar
Las enzimas están hechas de proteínas, y estas actúan como catalizadores en las reacciones químicas del cuerpo, convierto macromoléculas en sus componentes simples. La enzima amilasa es una enzima secretada por las glándulas salivales y ésta degrada al almidón convirtiéndola en maltosa y algunas glucosas, no todo el almidón se degrada en la boca, sino que en el intestino delgado se termina de degradar.
Replanteamiento Eduardo
Las unidades que constituyen a las moléculas biológicas grandes se degradan mediante la acción de las enzimas, en este caso la amilasa, que como consecuente convertirá la macromolécula (almidón) en monosacáridos (azucares simples) que son la amilosa, amilopectina y glucosa.
Replanteamiento Aimé
La amilasa es una enzima proteica que se encuentra  en la saliva humana y cataliza la degradación del almidón, que es un polisacárido de reserva vegetal. El almidón está formado por dos tipos de moléculas: la amilasa y la amilopectina, ambos polisacáridos de glucosa. En pocas palabras, en biología es una enzima presente en la saliva, que hidroliza el almidón de todo alimento.
Replanteamiento Victor
En el caso del almidón se presenta como un polímero el cual por medio de la amilasa (forma parte de la saliva y del jugo pancreático)  se degrado convirtiendo esa macromolécula en moléculas aun más pequeñas (monómeros) dejando glucosa y maltosa libre.




Conceptos clave

Enzima. Es un catalizador orgánico. Sustancia química que modifica la velocidad de una reacción, generalmente se trata de proteínas. Una enzima solo puede catalizar un tipo de reacción.
Digestión. La digestión es la reducción del alimento a moléculas pequeñas, capaces de incorporarse al metabolismo celular. Esto proceso lo realizan las llamadas enzimas digestivas. La digestión puede ser extracelular o intracelular, según se realice fuera o dentro de las células.
Digestión química. Es la degradación de alimentos complejos mediante reacciones químicas, habitualmente insolubles, en moléculas que pueden ser absorbidas por el cuerpo y utilizadas por las células.
Degradación. Es la característica de algunas sustancias químicas de poder ser utilizadas como sustrato por microorganismos, que las emplean para producir energía (por respiración celular) y crear otras sustancias como aminoácidos, nuevos tejidos y nuevos organismos. 
Secreciones de glándulas del aparato digestivo. Se llama secreción al proceso por el que una célula o un ser vivo vierte al exterior sustancias de cualquier clase. También se llama secreción a la sustancia liberada. El acto de verter una secreción se llama segregar.
Algunas secreciones del aparato digestivo son:
EL jugo gástrico. La mucosa que tapiza el estomago posee glándulas que secretan el jugo gástrico. Este jugo está constituido por agua, ácido clorhídrico (HCI) y enzimas: la principal función del estomago es la digestión de proteínas por la acción de enzimas. El ambiente químico es muy ácido, pH 2 a 3, el cual favorece el rompimiento de las proteínas para generar pequeños fragmentos.

El jugo pancreático: Es producido por el páncreas. El jugo pancreático es un líquido alcalino, de Ph 8, que neutraliza adecuadamente el producto de la acción estomacal (quimo). Contiene bicarbonato de sodio y tres enzimas.
El jugo intestinal: Es producido por el intestino delgado. El jugo intestinal contiene varias enzimas encargadas de completar el proceso de digestión de proteínas, hidratos de carbono y lípidos.
Reacciones químicas en el interior del cuerpo. El metabolismo se puede definir como el conjunto de reacciones químicas que permiten a las células seguir viviendo, y que implican a los nutrientes absorbidos. El ser humano necesita materiales con los que construir o reparar su propio organismo, energía para hacerlo funcionar y reguladores que controlen ese proceso. La nutrición incluye un conjunto de procesos mediante los cuales nuestro organismo incorpora. El metabolismo incluye los procesos de síntesis y degradación que tienen lugar en el ser vivo y que sostienen la vida celular. Todos y cada uno de los nutrientes sufren un proceso metabólico.transforma y utiliza los nutrientes contenidos en los alimentos para mantenerse vivo y realizar todas sus funciones. Un ejemplo:
La reserva de la glucosa: La glucosa absorbida es procedente de los "almidones" ó féculas, el azúcar común ó sacarosa, y de la lactosa (el azúcar de la leche).
El glucógeno almacenado en el hígado es capaz de degradarse en glucosa y ser liberada a la circulación cuando se necesita, para mantener constante la glucosa en sangre durante el ejercicio o el ayuno. El glucógeno muscular se usa como fuente de energía en el propio músculo donde se convierte en ácido láctico (el exceso del mismo puede provocar "agujetas").
Azúcares simples. Los monosacáridos o azucares simples son moléculas sencillas que responden a la fórmula general (CH2O)n. Están formados por 3, 4, 5, 6 ó 7 átomos de carbono. Químicamente son polialcoholes, es decir, cadenas de carbono con un grupo -OH cada carbono, en los que un carbono forma un grupo aldehído o un grupo cetona. Los monosacáridos son sustancias blancas, con sabor dulce, cristalizable y soluble en agua. Se oxidan fácilmente, transformándose en ácidos, por lo que se dice que poseen poder reductor (cuando ellos se oxidan, reducen a otra molécula).
Azúcares complejos. Los polisacáridos o azucares complejos son polímeros de monosacáridos, unidos mediante enlace O-glucosídico. Cuando los monosacáridos que forman la molécula son todos iguales, el polisacárido formado se llama Homopolisacárido. Cuando los monosacáridos que forman la molécula son distintos entre sí, es decir, de más de un tipo, el polisacárido formado se llama heteropolisacárido.
Los polisacáridos no tienen sabor dulce, no cristalizan y no tienen poder reductor. Su importancia biológica reside en que pueden servir como reservas energéticas o pueden conferir estructura al ser vivo que los tiene. La función que cumplan vendrá determinada por el tipo de enlace que se establezca entre los monosacáridos formadores.
Los polisacáridos más abundantes en la Naturaleza son el almidón, el glucógeno, la celulosa y la quitina.
Polímeros. Son moléculas muy grandes que están formadas por la unión de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros, estos se dividen en tres tipos:
Polímeros naturales
Son aquellos provenientes directamente del reino vegetal o animal, como la seda, lana, algodón, celulosa, almidón, proteínas, caucho natural (látex o hule), ácidos nucleídos, como el ADN, entre otros.
Polímeros semi-sintéticos
Se obtienen por transformación de polímeros naturales. Por ejemplo, la nitrocelulosa o el caucho vulcanizado.
Polímeros sintéticos
Son los transformados o “creados” por el hombre. Están aquí todos los plásticos, los más conocidos en la vida cotidiana son el nylon, el poli estireno, el poli cloruro de vinilo (PVC) y el polietileno. La gran variedad de propiedades físicas y químicas de estos compuestos permite aplicarlos en construcción, embalaje, industria automotriz, aeronáutica, electrónica, agricultura o medicina.
Monómeros. Un monómero es una molécula de pequeña masa molecular que unida a otros monómeros, a veces cientos o miles, por medio de enlaces químicos, generalmente covalentes, forman macromoléculas llamadas polímeros.
Relaciones
Este tema es importante porque permite observar en el laboratorio la acción de las secreciones de las glándulas salivales, las que llevan a cabo una digestión química de los polisacáridos, apoya a los estudiantes en la construcción del concepto de digestión química y permite comprender la función de algunas glándulas  asociadas al aparato digestivo.
Bibliografía
Bibliografia:
Curtis, Helena, Barnes N. Sue, Biologia, Madrid, España, Editorial Panamericana, 8ª edición, 2003, pp. 70-100.
Martha Angélica Cuesta González. Macromoléculas. Guadalajara, Jalisco. Febrero 2008 Disponible en: http://genesis.uag.mx/edmedia/material/quimicaII/pdf2/IV.%20Macromol%E9culas.pdf
Rosa Leva López. La materia viva. España. Octubre 2010. Disponible en:
http://www.curtisbiologia.com/glossary/term/757

Programa de Biologia 3, agosto de 2010

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