Cintica Enzimtica

Cintica Qumica y Biolgica: Cintica enzimticaMayo 2012

Obtencin de la proteasa Actinidina a partir del kiwi

Contenido1.Introduccin42.Objetivos53.Fundamento terico63.1Cintica Enzimtica63.2Proteasas sulfhdricas63.3Actinidina73.3 Fruto73.3.1Propiedades Nutritivas74.Metodologa11Conclusiones13Bibliografa14

1. Introduccin

El presente trabajo pretende servir de protocolo en el desarrollo de una posterior prctica para la unidad de Cintica Enzimtica del curso de Cintica Qumica y Biolgica de la carrera de Ingeniera Bioqumica, la cual tiene la finalidad de extraer de una enzima a partir de una fruta. Con esto adems se busca determinar los diferentes parmetros incluidos en una cintica enzimtica.La eleccin del sustrato fue de acuerdo a las posibilidades efectivas de hallarlo y poder trabajar con el mismo. Las frutas crudas son portadoras de enzimas proteolticas y al ser una fruta de fcil obtencin, en mercados locales, y conservacin, fue elegida como el sustrato para la extraccin de la proteasa.Adems en vista de la importancia de las proteasas en procesos como el digestivo, la seleccin de la actinidina por su naturaleza proteasa resulta interesante desde el punto de vista de una sana alimentacin.

2. ObjetivosObjetivo general: Objetivos especficos Extraer la proteasa actinidina del fruto del kiwi (Actinidia deliciosa) Definir y determinar la actividad enzimtica como U/mL para la actinidina aislada

3. Fundamento tericoLas enzimas son protenas que realizan la catlisis de las reacciones qumicas que se llevan a cabo en los seres vivos. Aunque las reacciones enzimticas obedecen a los mismos principios de la cintica qumica, se diferencian de stas por el hecho de que las enzimas son saturadas por los sustratos.(Mathews, Van Holde, & Ahern, 2002)3.1 Cintica EnzimticaEl enfoque central para estudiar el mecanismo de una reaccin catalizada enzimticamente es para determinar la velocidad de la reaccin y como cambia en respuesta a cambios en parmetros experimentales, una disciplina conocida como cintica enzimtica (Lehninger Nelson & M. Cox, 2005)3.2 Proteasas sulfhdricasComprenden a un grupo de enzimas, en las cuales su actividad proteoltica depende de un grupo sulfhidrilo de un resido de cistena en su sitio activo. Este tipo de enzimas e encuentra ampliamente distribuido en diferentes especies de animales, vegetales y bacterias. Hay evidencia de que la mayora de ellas pertenecen a una familia de enzimas que presentan homologa, tanto estructural como funcional. Glazar & Smith, citado Alvarez, 1992)Las proteasas sulfhdricas ms conocidas son las de origen vegetal, ya que dichas fuentes se obtienen con relativa facilidad y en cantidades considerables. Este tipo de proteasas es ampliamente utilizado en la industria, por ejemplo en el ablandamiento de carnes y clarificacin de cerveza, su funcin metalica sugiere que en lo vegetales actan como agentes proteolticos contra infecciones fngicas. (Baker & Drenth, citado en Alvarez, 1992). Existe una gran variedad ed proteasas sulfhidrlicas caracterizadas por sus masas moleclares y por ss puntos isoectricos, casi todas estas enzimas tienen masas moleculares enre 20 000 y 33 000 Da. Su puntos isolectrocios son muy variables lo que probablemente se debe a los diferentes medio biologicos en los cuales actuan. (Alvarez, 1992)

3.3 ActinidinaEl nombre cientfico de la actinidia, que pertenece a la familia delas Actinidiceas , un gnero de plantas de rboles nativos del este templado de Asia, China, Corea y Japn, extendindose a Siberia sr oriental y en el sur de Indochina. El genero incluye arbustos con 6 metros de altura y vides vigorosas de hasta 30 meros.3.3 Fruto El kiwi procede de una planta trepadora que recibe su mismo nombre y pertenece a la familia de las Actinidiceas, que incluye unos 300 rboles y arbustos, muchos de ellos trepadores y ornamentales propios del hemisferio sur. A pesar de su aspecto externo poco atractivo, se trata de un fruto muy sabroso y de interesantes propiedades nutritivas. Ilustracin 1. Arbol de Kiwi

3.3.1Propiedades NutritivasIlustracin 2. Un fruto de kiwi por mitad

Su componente mayoritario es el agua. Es de moderado aporte calrico, por su cantidad de carbohidratos. Destaca su contenido en vitamina C; ms del doble que una naranja, y vitaminas del grupo B, entre ellas el cido flico. As mismo es rico en minerales como potasio, magnesio y fibra, soluble e insoluble, con un potente efecto laxante. La fibra mejora el trnsito intestinal. La vitamina C interviene en la formacin de colgeno, huesos y dientes, glbulos rojos y favorece la absorcin del hierro de los alimentos y la resistencia a las infecciones. El cido flico colabora en la produccin de glbulos rojos y blancos, en la sntesis material gentico y la formacin anticuerpos del sistema inmunolgico. El magnesio se relaciona con el funcionamiento de intestino, nervios y msculos, forma parte de huesos y dientes, mejora la inmunidad y posee un suave efecto laxante. El potasio es necesario para la transmisin y generacin del impulso nervioso, para la actividad muscular normal e interviene en el equilibrio de agua dentro y fuera de la clula.

Tabla 1. Composicin del fruto fresco de actinidia (Arandia, 1998)

El kiwi es una fruta muy adecuada para realizar una buena digestin porque contiene una enzima proteoltica llamada actinidina y, tal como ocurre con la bromelina de la pia, o la ficina de los higos, resulta muy interesante en la alimentacin porque ayuda a disolver las protenas y favorece la digestin, evitando la indigestin, la gastritis o la formacin de gases. Ilustracin 3. Actinidina

Por otra parte, esta protena hace que el kiwi sea muy difcil de combinar con productos que contienen leche o gelatina hechos que no se vayan a consumir pronto. La actinidina destruye las protenas de la leche y de la gelatina, por lo que los productos que contienen esto se harn blandos en poco tiempo o no endurecern. (Botanical online, 1999). El calor, como en muchas otras enzimas, desnaturaliza la estructura terciaria perdiendo su actividad cataltica en ste caso proteoltica.En sistema gastrointestinal humano, las enzimas proteolticas funcionan cortando las largas cadenas de aminocidos complejos que componen las protenas presentes en los alimentos en cadenas ms cortas, los aminocidos ms simples que luego pueden pasar a las clulas que recubren el intestino delgado, donde son procesados en combustible para proporcionar al cuerpo algunos de los ingredientes necesarios para el crecimiento y produccin de energa.La digestin es el conjunto complejo de procesos biolgicos por el cual el cuerpo convierte los alimentos en combustible. Entre ms eficiente la digestin, ms energa del cuerpo se deriva de una cantidad dada de alimentos.Slo los alimentos crudos contienen enzimas activas. El proceso de coccin de alimentos desnaturaliza a la mayora de las enzimas. Un cuerpo sano produce la mayor parte, pero no todas las enzimas que necesita para la digestin eficiente. El balance se deriva de los alimentos que comemos. Para evitar que el cuerpo tome en exceso la enzima a travs del suministro de alimentos, hay mecanismos que operan para controlar la actividad de las enzimas introducidas en el suministro de alimentos. Estos mecanismos funcionan como inhibidores de la enzima. (Donaldson, 2004)Ilustracin 4. Aparato digestivo humano

Una serie de composiciones de tipo digestivos / laxante son conocidos, muchos de los cuales se basan en materiales sintticos o compuestos. Es posible en al menos una parte de estos casos, para que haya incompatibilidades o conflictos entre los medicamentos - en el escenario menos grave este puede ser simplemente una reduccin en la eficacia de uno de los medicamentos. En un escenario ms grave, la salud del usuario podra verse comprometida. (Donaldson, 2004)Es por esto que se buscan alternativas para el tratamiento del proceso digestivo lento, siendo la actinidina una opcin viable.

4. Metodologa

El mtodo para preparar una composicin digestiva/laxativa, incluye los pasos de:1. Pulpeo de la fruta del genero actinidina2. Clarificado del material pulpeado. Realizado utilizando metodologa centrfuga o alternativamente una metodologa de concentracin y congelacin. 3. Liofilizacin subsecuente del material pulpeadoEl proceso se lleva a cabo a temperatura y/o condiciones las cuales no resultan en una degradacin significante de la actinidina. La temperatura no debe de superar los 40C y la proporcin de actinidina en el producto resultante no debe caer por debajo del 1% en peso, y cerca del 10 al 20%.El gel enriquecido con enzima fue probado para su actividad colocando un poco en una pieza de pelcula de rayos X sin revelar. El lquido removi la capa de color prpura de la pelcula exponiendo el celuloide subyacente.El gel fue puesto en piezas de pan y despus comido. El pan claramente posea similares caractersticas digestivas que la pulpa de kiwi fresca. Fue por lo tanto concluido que la enzima actidina es en hecho el ingrediente activo en lugar de fibra en la dieta como se pensaba inicialmente.De los ensayos posteriores fue posible estimar el rendimiento de actidina entre 50 y 150 grs de pulpa de kiwi fresca para desencadenar un efecto digestivo positivo y/o mecanismo regulatorio en la media adulta. (Donaldson, 2004)

La actinidina fue inicalmente aislada a partir del jugoTela de prensadoJugo sin clarificar Pulpa de fruta de wiki diluida + Metabisulfito de Na a 150 ppm

PrecipitacinSolucin de extraccinGel enriquecido de enzimaCentrifugaJugo clarificadoNaCl 25% (w/v) +Auxiliar de filtrado de celulosa 2% (w/v)+Pectinasa 100 ppm

Conclusiones A travs de este trabajo pudimos ver como se desarrolla una cintica enzimtica, adems de conocer un proceso de extraccin de enzima a partir de una fruta cruda, las propiedades de la fruta y el mecanismo de la enzima.

BibliografaBotanical online. (1999). Recuperado el 1 de Mayo de 2012, de El mundo de las plantas: http://www.botanical-online.com/kiwispropiedades.htmAlvarez, M. C. (1992). Aislamiento y purificacin de actinidin de Actinidia chinesis. Mxico: UNAM.Arandia, E. R. (1998). Efecto del pH en la actividad y conformacin de la actinidina del fruto del kiwi (Actinidia chinensis). Mexico: UNAM.Bozzola, C., Ivancevich, J., Kriunis, I., & Tassielo, E. (2010). Alergia al kiwi. Recuperado el 12 de mayo de 2012, de Alergia a alimentos: www.alergialimentaria.org/alergenos/alergeno_wiki.pdfBruce William Donaldson, A. (2004). Patente n US20040058025A1. Estados Unidos .Donaldson, B. W. (2004). Patente n USA20040058025A1. United States.Lehninger Nelson, D., & M. Cox, M. (2005). Principles of Biochemistry. U. de Wisconsin, Madison: W. H. Freeman.Lehninger, D., & Cox, M. M. (2005). Principles of Biochemistry. U. de Wisconsin, Madison: W. H. Freeman.Mathews, C. K., Van Holde, K., & Ahern, K. G. (2002). Bioqumica. Madrid: Pearson Educacin.

Instituto Tecnolgico de Veracruz. Dpto. Ing. Qumica e Ing.Bioqumica

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