Formato feria científca - Colegio Adventista La Serena

Para ser presentado en el IV Encuentro de Ciencia y
Tecnología, de los Colegios Adventistas de la Unión Chilena.
FORMULARIO DE INVESTIGACIONES EN CIENCIAS
A.- Título
VARIACIONES EN CONDICIONES ÓPTIMAS DE REACCIONES QUÍMICAS Y SU
EFECTO EN LA ACCIÓN ENZIMÁTICA DE AMILASA SALIVAL
Categoría
Biología
Subcategoría Bioquímica
B.- Autores/as
Representante N°1 del equipo
Nombre:
DANIELA SOFIA GARCIA GONZALEZ
Fecha
14-09-1997 Curso: 3º EM
RUT: 21.556.130-5
nacimiento
Establecimiento
COLEGIO ADVENTISTA SANTIAGO PONIENTE
Educacional
Dirección Particular
UCRANIA 5416. LO PRADO
Ciudad/Región
SANTIAGO
Teléfono
27794050 - 74455946
Email
[email protected]
Representante N°2 del equipo
Nombre:
BELEN PAMELA JORQUERA ROJAS
Fecha
18-02-1997 Curso: 3ºEM
RUT: 19.644.954-K
nacimiento
Establecimiento
COLEGIO ADVENTISTA SANTIAGO PONIENTE
Educacional
Dirección Particular
LA DORMIDA 973
Ciudad/Región
SANTIAGO
Teléfono
29672010 23677811 - 27275010
Email
[email protected]
1
Representante N°3 del equipo
Nombre:
DANIELA BELEN VALENZUELA BUSTOS
Fecha
06-10-1996 Curso: 3ºEM
RUT: 19.378.419-4
nacimiento
Establecimiento
COLEGIO ADVENTISTA SANTIAGO PONIENTE
Educacional
Dirección Particular
7 DE OCTUBRE 540. ESTACION CENTRAL
Ciudad/Región
SANTIAGO
Teléfono
9263859
Email
[email protected]
Nombre de TODOS los estudiantes del equipo de trabajo, exceptuando
los participantes directos
Nombre Completo:
Curso:
RUT
ANGIE VALERIA HERRERA CEDEÑO
3º EM
23.250.193-6
BARBARA VALENTINA HERNANDEZ VERA
3° EM
19.670.998-3
Profesor/a Asesor/a
Nombre
RUT
Especialidad
Establecimiento
Educacional
Dirección Particular
Teléfono
23231254
Particular
MARIA TERESA SORIA HERRERA
6.144.106-9
BIOLOGIA Y CIENCIAS
COLEGIO ADVENTISTA SANTIAGO PONIENTE
PASAJE MADRESELVA 2/282 MAIPU
Celular 92939298
E-mail
profesoramarite@
Personal hotmail.com
Director /a del Establecimiento Educacional que respalda la propuesta
Nombre
JORGE STAGNARO TAPIA
Rut
11.735.145-9
Nombre Colegio
COLEGIO ADVENTISTA SANTIAGO PONIENTE
Dirección
PEDRO DE CORDOVA
PARTICULAR
5817
SUBVENCIONADO
Ciudad / Región
SANTIAGO-REGION METROPOLITANA
email
[email protected]
C. ¿Dónde han investigado?
La investigación se hizo íntegramente en la dependencias de establecimiento
educacional, sala de laboratorio, con motivo al año internacional de la Química
de los Alimentos, en los talleres Tus Competencias en Ciencias TCC – EM - RM
2
D. ¿La investigación ha sido presentada en otros eventos
(ferias o muestras) científicos?
Sí____X_ No ___
Nómbralos (si la respuesta es sí):
 V Feria Científica CASAP 2011
 II Feria Científica Intercolegios Adventistas. AMCh 2011
 VII Congreso Regional Escolar de Ciencia y Tecnología EXPLORACONICYT. REGION METROPOLITANA. UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE
2012
¿Han ganado premios? Sí
X
Nombre (s) de el/los premio(s):



No
1ª Premio Investigación Escolar CASAP 2011
1ª Premio Investigación Escolar Intercolegios
Quedar seleccionado como uno de los mejores trabajos que se
presentaron al Congreso Regional
E. Resumen de la Investigación En no más de 150 palabras.
Las enzimas son moléculas que catalizan reacciones químicas del metabolismo celular,
cuya acción se ve afectada por diversos factores: la temperatura, cambios de pH y
concentración de la enzima, sustrato y cofactores.
Se decidió investigar cómo la variación de las condiciones óptimas de actividad enzimática,
influyen en las reacciones químicas que éstas catalizan. Para ello, se evaluó la actividad de
la enzima amilasa salival en diversas condiciones de reacción, y como esto influye en la
generación de glucosa como producto final de degradación.
Se realizaron pruebas colorimétricas, mediante reacción con lugol y solución de Fehling,
determinado cualitativamente el rango de acción química de la enzima. Se observaron
diferencias de coloración al evaluar los efectos de las variaciones de concentración
enzimática, temperatura, pH y sustrato en la acción de la amilasa salival; siendo esta más
eficiente a temperaturas cercanas a 36°C y pH neutro.
Por lo tanto, los resultados obtenidos permitieron corroborar la hipótesis planteada, ya que
se comprobó experimentalmente que las condiciones en las que se producen las
reacciones químicas afectan la acción de las enzimas. Y se demostró en qué rangos actúa
mejor la amilasa saliva.
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F. ¿Qué les motivó a investigar?
El metabolismo celular tiene relación con todas las reacciones químicas del organismo, las
que liberan o requieren energía. Por lo tanto, el metabolismo celular es un balance de
energía entre las reacciones anabólicas (de síntesis) y catabólicas (de degradación).
Las reacciones químicas se presentan cuando se crean o se rompen enlaces químicos,
siendo reguladas por catalizadores. En las células, las enzimas funcionan como
catalizadores biológicos que actúan en forma específica y eficiente, regulando la rapidez y
especificidad de las reacciones químicas intracelulares.
La actividad enzimática depende de diversos factores, entre ellos se destaca: la
temperatura, cambios de pH y concentración de la enzima, sustrato y cofactores. En
general, en el cuerpo humano las enzimas actúan de manera óptima a 37ºC y a un pH
determinado, que depende del lugar donde ésta actúa (ácido, básico o neutro). Si existen
variaciones en estas condiciones, se afectará la actividad enzimática.
Dentro de la batería enzimática del organismo, se encuentran las enzimas digestivas.
Estas enzimas actúan durante el proceso de digestión química de los alimentos,
transformando los alimentos ingeridos en moléculas más simples (aminoácidos, glucosa,
ácidos grasos, entre otros), que posteriormente serán absorbidas y utilizadas a nivel celular.
La amilasa salival es una enzima digestiva producida a nivel de las glándulas salivales. Esta
enzima permite degradar el almidón en oligosacáridos (maltosa) y la maltasa salival
degrada la maltosa en glucosa. En condiciones normales, la saliva tiene un pH cercano al
neutro (pH 6,8-6,5), ambiente donde la amilasa es más activa.
Los glúcidos están formados por carbono, hidrógeno y oxígeno, y su principal función es
constituir una reserva energética para el organismo. Otros tienen una función estructural, ya
que forman parte de la membrana plasmática y de la pared celular de algunas bacterias y
de las células vegetales.
Cabe destacar, que esta investigación se originó debido a que el equipo de investigación
participa en los talleres EXPLORA TCC –EM. Dentro de estos talleres, existen actividades
relacionadas con el estudio y análisis de los alimentos, realizando actividades
experimentales de reacciones enzimáticas, las que resultaron muy interesantes y
novedosas. Estos trabajos experimentales motivaron al equipo a profundizar en el tema.
Por otra parte, coincidió que en ese momento se estaba trabajando con temas relacionados
en las clases de Biología y con el Año Internacional de la Química de los Alimentos.
Finalmente, este trabajo permitió que el equipo ejecutor participara en diversas Ferias
Científicas a nivel escolar, siendo galardonado con los primeros premios
G.- Pregunta, Hipótesis y Objetivos:
Pregunta:
¿Si se alteran las condiciones en las que se producen las reacciones metabólicas, se
afectará la óptima acción de las enzimas?
Hipótesis
La variación en las condiciones en las que se producen las reacciones químicas, afectará la
acción enzimática de la amilasa salival
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Objetivos:
1. Conocer el rango óptimo en el cual actúa la enzima amilasa salival
2. Determinar la acción enzimática de la amilasa salival bajo diferentes condiciones de
concentración, T°, pH y sustrato
3. Verificar la formación de glucosa como producto terminal de la reacción química de
la amilasa salival, y como es afectaba bajo diferentes condiciones de reacción
H.- Diseño y metodología de investigación.
Incubadora
Se construyó una incubadora con plumavit (22 x 28cm) para evaluar la actividad de la
enzima en estudio. Se perforó la tapa para introducir el termómetro.
Fase 1. Efecto Variación Concentración Enzimática mediante Prueba Colorimétrica
Se marcaron y numeraron 4 tubos de ensayo de 1 a 4cm respectivamente (Tubo 0 al 3). Se
llenó una botella plástica de 200mL con agua caliente. Se midió la temperatura del agua y
cuando ésta llegó a 55-60°C, se procedió a tapar la botella e introducirla en la incubadora.
Se tapó la incubadora y se insertó el termómetro en la tapa para medir la temperatura. Se
prepararon los tubos de ensayo, siguiendo el siguiente protocolo:
Tubo 0 (tubo control): agua tibia (30°C) en csp marcar 1cm más solución de almidón (se
disolvieron 3 gr de almidón en 50 ml de agua), en csp llegar a marcar 3cm. Agitar.
Tubo 1: saliva en csp marcar 1cm más solución de almidón en csp marcar 3cm. Agitar.
Tubo 2: saliva en csp llegar a 2cm más solución de almidón en csp marcar 4cm. Agitar.
Tubo: saliva en csp marcar 3cm más solución almidón en csp marcar 5cm.
Se agregaron 3 gotas de lugol a cada tubo de ensayo.
Finalmente, se colocaron los 4 tubos de ensayo preparados en una gradilla y se
introdujeron en la incubadora. Durante el período de incubación (20min), se controló la
temperatura con el fin de que está se mantuviera entre 35 a 40°C. Una vez finalizado el
tiempo de incubación, se sacó la gradilla, se dejó reposar los tubos por 1 ó 2 minutos y se
procedió a comparar cualitativamente los resultados observados.
Fase 2. Verificación de Acción Enzimática
Con el fin de comprobar la existencia de glucosa como resultado de la reacción enzimática
de la amilasa salival, a cada tubo de ensayo preparado en la fase anterior se le agregó 1mL
de Solución de Fehling A y Fehling B respectivamente y se agitaron. Luego, cada tubo se
sujetó con una pinza de madera y se colocó semi inclinado frente a la flama de un mechero
de alcohol hasta que apareció el color naranja – amarillo y no hubo más cambios. Se
procedió a comparar cualitativamente los resultados observados.
Fase 3. Efecto Variación Temperatura mediante Prueba Colorimétrica
Se realizó el siguiente protocolo de experimentación
Tubo
1
2
3
4
Solución de
almidón
2 cm
2 cm
2 cm
2 cm
Solución
enzimática
2cm
2 cm
2cm
2cm
Lugol
3 gotas
3 gotas
3 gotas
3 gotas
Condición
Tº 30 a 40ºC (incubadora)
80ºC (agua caliente)
Tº ambiente (14°C)
Tº baja (4°C)
(vaso con agua y hielo)
El Tubo 1 y 2 se introdujeron en la incubadora, mientras que el Tubo 3 y 4 quedaron fuera.
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Se esperó 20min y se procedió a observar y comparar cualitativamente los resultados.
Posteriormente, se sometió a los tubos a la prueba de reconocimiento de glucosa descrita
anteriormente (Fase 2).
Fase 4. Efecto Variación de pH mediante Prueba Colorimétrica
Se realizó el siguiente protocolo de experimentación
Tubo
1
2
3
4
Solución
de almidón
2 ml
2 ml
2 ml
2 ml
Solución
enzimática
2 ml
2 ml
2 ml
2 ml
Lugol
Condición
pH
3 gotas
3 gotas
3 gotas
3 gotas
pH neutro
pH ácido (2mL jugo limón)
pH alcalino (2mL solución bicarbonato)
pH alcalino
(2mL jugo limón + 2 mL bicarbonato)
7,5
5
9
8
Se colocaron los tubos por 20 minutos en la incubadora. Se procedió a observar y
comparar cualitativamente los resultados. Posteriormente, se sometió a los tubos a la
prueba de reconocimiento de glucosa descrita anteriormente (Fase 2).
Fase 5. Efecto Variación de Sustrato mediante Prueba Colorimétrica
Se realizó el siguiente protocolo de experimentación
Tubo
1
2
3
4
Solución de almidón
2 mL de almidón
2 mL de harina
2 mL de chuño
2 mL de maizena
Solución de enzima
2 mL
2 mL
2 mL
2 mL
Lugol
3 gotas
3 gotas
3 gotas
3 gotas
Se colocaron los tubos por 20 minutos en la incubadora. Se procedió a observar y
comparar cualitativamente los resultados. Posteriormente, se sometió a los tubos a la
prueba de reconocimiento de glucosa descrita anteriormente (Fase 2).
I.- Materiales
utilizados
Incubadoras de plumavit
Tubos de ensayo
Gradilla
Termómetro
Botella plástica
Agua
Saliva
Lugol o povidona yodada
Solución de almidón
Pinzas de madera
Vasos Térmicos
Hielo
Papel pH
Jugo de limón
Bicarbonato
Solución de Fehling A y B
Pipetas
Mechero de alcohol
Sustrato (maicena, chuño, harina, almidón)
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J. -Resultados
Presente los resultados (valores) obtenidos y procesados de su
investigación. Usen tablas, gráficos u otra representación (2 como máximo, por el
espacio disponible) que muestren de manera resumida sus resultados para una mejor
comprensión.
Fase 1. Efecto Variación Concentración Enzimática mediante Prueba Colorimétrica
Tubo 0
Tubo 1
Tubo 2
Tubo 3
No hay cambio de color. Se mantiene el color a povidona diluída.
Cambio de coloración. Desaparece el color morado intenso
Cambio de coloración. Desaparece el color morado intenso
Cambio de coloración. Desaparece el color morado intenso, casi traslúcido.
Trabajo enzimático en condiciones óptimas
Almidón
+ lugol
+ enzima
reacción positiva
+ Fehling A y B + calor,
Fase 2. Verificación de Acción Enzimática
Tubo 1
Tubo 2
Tubo 3
Tubo 4
No hubo cambio de coloración
Leve cambio de coloración
Moderado cambio de coloración
Intenso cambio de coloración
Fase 3. Efecto Variación Temperatura mediante Prueba Colorimétrica
Tubo 1
Tubo 2
Tubo 3
Tubo 4
Cambió de color. Desaparece el morado y se observa el color del lugol diluído
Mínimo cambio de coloración
Leve cambio de color
No hubo cambio de coloración
Verificación Acción Enzimática Fase 3
Tubo 1
Tubo 2
Tubo 3
Tubo 4
Formación de glucosa. Reacción completa, cambió la coloración morada a
café rojizo. Con Fehling cambió completamente a amarilla- naranja.
Leve cambio de coloración. Pequeña reacción y aparición de glucosa en el
fondo del tubo
Leve cambio de color. Hubo menos reacción de la esperada
Mínimo cambio de coloración
Fase 4. Efecto Variación de pH mediante Prueba Colorimétrica
Tubo 1
Tubo 2
Tubo 3
Tubo 4
Cambio de coloración
No hubo cambio de coloración
No hubo cambio de coloración
Cambio de coloración
Verificación Acción Enzimática Fase 4
Tubo 1
Tubo 2
Tubo 3
Tubo 4
Cambio de coloración. Formación de glucosa
No hubo cambio de coloración
No hubo cambio de coloración
Cambio de coloración. Formación de glucosa
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Fase 5. Efecto Variación de Sustrato mediante Prueba Colorimétrica
Tubo 1
Tubo 2
Tubo 3
Tubo 4
Intenso cambio de coloración
Cambio de coloración heterogéneo
Cambio de coloración heterogéneo
Cambio de coloración homogéneo
Verificación Acción Enzimática Fase 5
Tubo 1
Tubo 2
Tubo 3
Tubo 4
Moderado cambio de coloración. Tubo con menor cambio de color
Marcado Cambio de coloración
Marcado de coloración
Intenso cambio de coloración
K.- Análisis y discusión de los resultados
Al evaluar los efectos de la variación de concentración enzimática, se observaron cambios
de coloración. Mientras el tubo control no sufrió cambios, a medida que se aumentó la
concentración de saliva (amilasa salival) la intensidad del color del lugol o povidona yodada
disminuyó. Este cambio de coloración se debería a la degradación enzimática del almidón,
acción que aumenta al incrementar la concentración enzimática utilizada.
La reacción con solución de Fehling obtuvo los resultados esperados, debido a que al
aumentar la concentración enzimática el color se intensificó. Se demostró que a medida
que se incrementaba la cantidad de enzima, mayor era la concentración de glucosa
resultante de la reacción química de la amilasa salival con el almidón.
Al analizar los efectos de la temperatura, se observó que en el tubo 1 la reacción
enzimática fue óptima (30-40°C), provocándose un cambio de coloración. Si bien, se
esperaba que en el tubo 2 (80°C) no hubiese reacción, se observó un leve cambio de color
que se debería a una disminución de la temperatura inicial, lo que favorecería la acción de
algunas enzimas. A temperatura ambiente la reacción fue moderada y a temperatura baja
no hubo reacción. Al realizar la verificación de acción enzimática, la reacción fue mayor en
el tubo expuesto a 30-40°C.
La variación de pH también influyó en la calidad de las reacciones enzimáticas. En el tubo 1
y 4 hubo reacción, generando cambios de coloración; mientras que en los otros tubos esto
no ocurrió. Por lo tanto, a pH cercano a neutro la reacción enzimática es mayor. Al realizar
la verificación de acción enzimática, en el tubo 1 y 2 hubo formación de glucosa, mientras
que en los otros tubos la reacción fue mínima, lo que hizo suponer que esta enzima tendría
una leve tolerancia a los cambios de pH, mientras que a pH extremos la acción enzimática
sería nula.
Al evaluar los tipos de sustrato y agregar lugol, todas las soluciones se tornaron moradas.
Luego de la incubación, todos los tubos cambiaron de color tomando el color de lugol
diluido. Este cambio de coloración fue más intenso en la maicena, seguido del chuño,
almidón y harina respectivamente. Al realizar la verificación de acción enzimática, todos los
tubos cambiaron de coloración con diferencias de tonalidad, siendo esta reacción mayor en
la maicena y menor en la harina. Por lo tanto, si bien se produjo la degradación enzimática
del almidón en todos los sustratos analizados, habría una mayor acción al usar la maicena.
Los resultados obtenidos en la investigación reiteran lo descrito en la literatura, porque se
comprobó experimentalmente que si las condiciones físico – químicas de las reacciones
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enzimáticas cambian, se producen alteraciones que afectan la acción enzimática de la
amilasa salival. Pero además se observó una diferencia notable en la formación de glucosa,
dependiendo del sustrato, o sea del origen de los almidones, asunto no mencionado en la
literatura consultada
L. Conclusiones.
Describan en 3 o 4 oraciones lo más relevante de su
investigación. Consideren si se comprueba o rechaza la hipótesis, cómo responden
nuestros resultados a los objetivos planteados, qué otra experiencia y hallazgos
obtenidos de esta investigación pude servir a otros investigadores.
1. Si se alteran las condiciones en las que se producen las reacciones metabólicas, se
afecta la óptima acción de las enzimas
2. La acción de la amilasa salival se ve afectada por los cambios de concentración
enzimática, temperatura, pH y sustrato utilizado.
3. La enzima amilasa salival presentó mayor eficiencia a temperaturas cercanas a 36°C y
pH neutro, existiendo una mayor formación de glucosa.
4.Los almidones de diferente origen (papa, maíz, arroz) tienen velocidades de reacción
diferente y formación de distinta cantidad de glucosa como producto terminal
M. Proyecciones.
En máximo 4 oraciones las proyecciones qué pueda tener su
investigación (Qué líneas de investigación quedan abiertas o cual podrías ser la aplicación
de los antecedentes encontrados).

El trabajo realizado podría ser complementado con otras investigaciones tendientes
a evaluar:
- la velocidad de reacción enzimática
- efecto de la saliva de diferentes donantes
- efecto de concentración de sustrato
- tiempos para cada sustrato
para determinar con mayor especificidad los rangos óptimos de acción de la amilasa
salival.

Extrapolar los resultados para determinar que factores afectarían la digestión de los
alimentos, en este caso, los ricos en carbohidratos y cómo esta información podría
ser utilizada para favorecer una dieta saludable, en especial para aquellas personas
que tienen intolerancia a estos alimentos, ya que les provocan acidez o reflujo
gastroésofágico (podría ser semejante al caso de la intolerancia de la lactosa)

Por otra parte, se podría realizar un análisis químico proximal de los sustratos
utilizados, con el fin de evaluar sus componentes bioquímicos y determinar la razón
por la cual la maicena generó una mayor acción enzimática en comparación a los
otros sustratos ricos en almidón. Obteniendo datos de mayor digestibilidad o incluso
que almidones aportan más glucosa en relación a la obesidad en personas que lo
ingieren

Complementar el trabajo experimental con estudio de bebidas cola, y si éstas
influirían significativamente en la digestión de almidones, ya que son comúnmente
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ingeridas a la hora de almuerzo
N.- Bibliografía
Deben mencionar detalladamente todos los libros, revistas y
páginas Web consultadas para realizar tu investigación. Usen el siguiente formato:
Cita de Libros: COX, Cristián, “Políticas educacionales en el cambio de siglo: La reforma del sistema escolar de Chile”,
Serie Educación, Editorial Universitaria, Santiago, 2004, 710 p.
Cita de Sitio Web: SANHUEZA, Gladys, “El Constructivismo”, Monografías.com, 20 de septiembre de 2005.
URL: http://www.monografias.com/trabajos11/constru/constru.shtml
Cita de artículo: ROJAS, María, Ciencia Entretenida, en “Revista La Nueva Ciencia”, Vol. I, Número 23, p.30, Editorial La
Lupa, Concepción, 2007.
Curtis, Helena; Barnes, Sue, otros. “Biología” VI Edición, Editorial Médica Panamericana. Madrid
2005
MINEDUC. Texto Biología. Primer Año Educación Media. Santillana del Pacífico S. A. Santiago,
Chile. 2012.
MINEDUC. Texto Biología. Tercer Año Educación Media. Santillana del Pacífico S. A. Santiago,
Chile. 2012.
Villagra, Lorenzo; Cataldo, Juan; Cerda, César. “Ciencias Naturales Biología”. Mc Graw- Hill
Interamericana. Santiago 2002
Ville, Claude. “Biología”. VII Edición. Editorial McGraw-Hill. México. 1990.
Wikipedia. “Enzima”
URL: http://es.wikipedia.org/wiki/Enzima
Profesores en Línea. Apuntes 1° Medio. Unidad 2. Nutrición. Metabolismo Celular
URL: http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/Metabolismo_celular.html
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