Universidad Católica de la Santísima Concepción Facultad de medicina
INFORME DE LABORATORIO Práctico Nº6: “RESPIRACION CELULAR”
Integrantes
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Asignatura Docente Fecha de entrega
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Introducción
Genaro Castillo Fernanda Espejo Ahmed Hidd Verónica Medina Paulina Morales Biología Celular Susana Pincheira 22 – Junio – 2010
La respiración celular es una serie de reacciones mediante las cuales la célula degrada moléculas orgánicas y produce energía; todas las células vivas llevan a cabo respiración celular para obtener la energía necesaria para sus funciones. Usualmente se usa glucosa como materia prima, la cual se metaboliza a dióxido de carbono y agua, produciéndose energía que se almacena como ATP. Cuando la molécula de ATP se hidroliza, el fosfato terminal se separa para formar ADP y se libera energía. El ATP es la fuente de energía que se usa como combustible para llevar a cabo el metabolismo celular. La respiración celular se divide en pasos y sigue distintas rutas en presencia o ausencia de oxígeno. En presencia de oxígeno sucede respiración aeróbica y en ausencia de oxígeno sucede respiración anaeróbica; Ambos procesos comienzan con la glucólisis. La glucólisis es el primer paso de la respiración celular y consiste en una serie de reacciones que ocurren en el citoplasma de la célula y por las cuales, a partir de una molécula de glucosa, se producen dos moléculas de ácido pirúvico. La glucólisis se divide en dos partes; en la primera la molécula de glucosa se divide en dos moléculas de gliceraldehido-3-fosfato y en la segunda estas dos moléculas se convierten en dos moléculas de ácido pirúvico. Durante la glucólisis se producen dos moléculas de ATP. En ausencia de oxígeno, luego de la glucólisis se lleva a cabo fermentación (respiración celular anaeróbica). Algunas bacterias sólo llevan a cabo fermentación, mientras que la gran mayoría de los organismos (incluidos los humanos) pueden llevar a cabo respiración celular aeróbica y anaeróbica. RESPIRACION CELULAR AEROBICA La respiración celular aeróbica es el conjunto de reacciones en las cuales el ácido pirúvico producido por la glucólisis se transforma en CO2 y H2O En este proceso, se producen 36 moléculas de ATP. En las células eucariotas este proceso ocurre en el mitocondria en dos etapas llamadas el Ciclo de Krebs (o ciclo de ácido cítrico) y la cadena de transporte de electrones. En la cadena de transporte de electrones, los electrones producidos en glucólisis y en el ciclo de Krebs pasan a niveles más bajos de energía y se libera energía para formar ATP; durante este transporte de electrones las moléculas transportadoras se oxidan y se reducen. El último aceptador de electrones de la cadena es el oxígeno. En la cadena se producen 34 moléculas de ATP a partir de una molécula inicial de glucosa. RESPIRACION CELULAR ANAEROBICA La respiración celular anaeróbica ocurre en ausencia de oxígeno. Este mecanismo no es tan eficiente como la respiración aeróbica, ya que sólo produce 2 moléculas de ATP, pero al menos permite obtener alguna energía a partir del piruvato que se produjo en la glucólisis. Hay dos tipos de respiración celular anaeróbica: fermentación láctica y fermentación alcohólica. Fermentación láctica: La fermentación láctica ocurre en algunas bacterias y gracias a este proceso obtenemos productos de origen lácteo tales como yogurt, crema agria y quesos. Este proceso sucede también en el músculo esquelético humano cuando hay deficiencia de oxígeno durante el ejercicio fuerte y continuo. Fermentación alcohólica: En la fermentación alcohólica suceden dos reacciones consecutivas: Acido piruvico acetaldehido + CO2 acetaldehido + NADH + H+ etanol + NAD+ Este tipo de fermentación ocurre en levaduras, ciertos hongos y algunas bacterias, produciéndose CO2 y alcohol etílico (etanol). DIFERENCIAS ENTRE RESPIRACION CELULAR AEROBICA Y ANAEROBICA La diferencia básica entre la respiración celular aeróbica y la anaeróbica (a parte de suceder en presencia o ausencia de oxígeno) es la cantidad de moléculas de ATP que se producen. En la respiración celular anaeróbica, los hidrógenos (electrones) pasan al piruvato para formar el ácido
láctico o el etanol, mientras que en la respiración celular aeróbica los hidrógenos pasan a la cadena de transporte de electrones para formar ATP. En la respiración celular aeróbica, el piruvato que pasa por el ciclo de Krebs produce hidrógenos adicionales que también pasan a la cadena de transporte de electrones para formar ATP. Por esta razón, en la respiración celular aeróbica se producen 36 moléculas de ATP a partir de una molécula de glucosa, mientras que en la ruta anaeróbica sólo se extraen 2 moléculas de ATP a partir de una molécula de glucosa. Las enzimas responsables de la respiración aeróbica se localizan en las mitocondrias en cambio las responsables de la anaeróbica se ubican en la matriz citoplasmática.
http://academic.uprm.edu/~jvelezg/lab8.pdf 1.- Respiración celular animal Objetivos: - Comprobar la producción de CO 2 en el proceso de respiración celular en seres superiores. - Comprobar el cambio de acides en la solución de Hidróxido de Sodio al 0,01% y Fenolftaleína por la presencia de CO 2 en ella. Hipótesis: Se espera que la solución de Hidróxido de Sodio al 0,01% y Fenolftaleína, de color rosa intenso, cambie de acidez por la presencia de CO 2 en ella y por tanto de color; de rosa (básica) a incoloro (ácida). Materiales: Pipeta plástica (desechable) Tubo de ensayo Matraz aforado Hidróxido de Sodio al 0,01% Fenolftaleína Persona que sople Métodos: Primero la solución, de Hidróxido de Sodio al 0,01% y Fenolftaleína, de color rosa Intenso (básica) debe estar en el tubo de ensayo y éste a la vez en el matraz aforado. Se toma la pipeta y se introduce en el interior del tubo, quedando ésta y la solución en contacto. Se insufla aire humano en el interior del tubo, se debe hacer con cautela, cuidando de no salpicar el exterior del tubo. Se debe soplar unos segundos a al espera de resultados. Resultados: Tras unos segundos de insuflar aire humano en el interior de la solución de Hidróxido de Sodio al 0,01% y Fenolftaleína de color rosa (básica), es posible observar como poco a poco la solución se torna, del rosa inicial, cada vez mas clara hasta llegar un estado de transparencia total. Esto revela que la solución se tornó ácida por la presencia de CO 2 en ella, proveniente de la respiración celular animal. La ecuación que explica este hecho es:
2NaOH + CO2 --> Na2CO3 + H2O , y, al continuar añadiendo CO2 llegamos al final a: Na2CO3 + CO2 + H2O ---> 2NaHCO3 Como se ve en las reacciones, están desapareciendo OH(-) que se transforman en agua. Pues al desaparecer OH(-) del medio la fenolftaleína vira al color que tiene en medio ácido (transparente). Conclusiones: A causa de lo observado puede concluirse que efectivamente se produce CO 2 en la respiración celular, esto por el efecto que tiene el gas sobre la solución de Hidróxido de Sodio al 0,01% y Fenolftaleína, cambiando la coloración de dicha sustancia a incolora. 2. Respiración Celular en Vegetales Objetivos: Exponer la producción de CO 2 como subproducto del proceso de respiración celular en organismos vegetales (porotos). Comprobar un cambio de acidez en la solución de Hidróxido de Sodio al 0,01% y Fenolftaleína por la presencia de CO 2 en ella. Hipótesis - Cambio de coloración en la solución indicadora de pH (fenolftaleína), por producción de CO 2 como producto de la respiración celular aeróbica de los organismos vegetales. - Observar esta reacción, como resultado de la respiración celular, que ocupa O2 y glucosa para obtener energía como ATP, para así comprobar el flujo de energía. Materiales - 1 frasco con NaOH al 10% (rotulado) conectado a mangueras con el frasco B y hacia el exterior - 1 frasco rotulado con porotos conecto con mangueras con el frasco a y con vaso precipitado - Tubo de ensayo con fenolftaleína en un vaso de precipitado Métodos -
-
Se coloca en el frasco B semillas de poroto. Cerrarlo y dejar reposar Se pone la manguera del frasco B en contacto con el tubo de ensayo C que contiene la solución indicadora de pH, quedando los 3 recipientes conectados Soplar por el extremo de la manguera del frasco A, con el fin de sacar el aire que se encuentra en el frasco B, para así que burbujee en frasco C O 2
Resultados (Esta parte me tocaba a mí, tengo q terminarlo todavía xD )
Respiración en organismos inferiores (levaduras) Objetivos: Verificar la realización de glucólisis y fermentación alcohólica (respiración anaeróbica) por las células de levadura . Hipótesis: - Las células de levadura deberían realizar respiración sin la presencia de O2, produciendo concentraciones importantes de CO2 y utilizando la glucosa como combustible inicial. - A mayor concentración de glucosa, debería haber más respiración celular (hasta cierto punto de saturación). - Si se satura mucha la glucosa, no hay tanta producción de CO2 como subproducto de la respiración. Materiales usados en el montaje de fermentación en levaduras:
1.-Agitador Magnético 2.-2 Pipetas graduada de 10 Ml 3.-Cristalizador 4.-Matraz Erlenmayer con doble aforo 5.-Cronómetro 6.-Termómetro de mercurio 7.-Tubo de ensayo 8.- Vaso de precipitados 9.-Tubos conectores 10.- Frasco de reactivo de 100 mL Procedimiento: 1.-Se recibió una suspensión de levadura en un matraz Erlenmayer de doble aforo, de vidrio. Ubicado en el interior de un cristalizador, junto con un termómetro de mercurio, en una suspensión acuosa, el cual se encontraba sobre un agitador magnético, que mantenía la concentración en constante movimiento. Este matraz se encontraba conectado mediante tubos con una pipeta graduada dentro de un vaso de precipitado con agua. 2.-Luego se pipetearon 8 mL de glucosa al 1% desde un frasco de reactivo de 100 ml y se incorporaron al matraz Erlenmayer que contenia 32 ml de suspensión de levadura, para que las células de levadura la utilizaran como sustrato y realizaran respiración anaeróbica (Fermentación alcohólica), luego se cerró la cubierta del matraz rápidamente y se empezó a tomar le tiempo con un cronómetro. 3.-La actividad fue monitoreada constantemente por un observador, el cual se preocupaba de monitorear la temperatura marcada por el termómetro de mercurio. Y de observar la variación de cantidad de CO2 producida y almacenada en la pipeta graduada. 4.- Cuando se llegó a 1 ml de concentración de CO2 en la pipeta el cronometrista aviso a la secretaria para anotar el tiempo, la concentración de CO2 y la temperatura. Y luego se fue repitiendo el mismo procedimiento en intervalos de cada 5 minutos. Hasta llegar al minuto 80. Luego de este tiempo se finalizo la actividad. Resultado y explicación de la actividad experimental. Como nuestro objetivo era comprobar si las células de levadura podían efectuar fermentación y comprobar los productos de esta, se introdujo una concentración de glucosa al 1% dentro del matraz que contenía las células de levadura, ya que estos organismos, son capaces de realizar fermentación alcohólica en presencia de diversos cuerpos orgánicos, principalmente si se trata de glucosa. Se utilizó un agitador magnético, para mantener en constante movimiento las células de levadura con su sustrato, facilitando la incorporación de glucosa por la membrana de las levaduras. Y luego se cerro la tapa para comprobar si la respiración realizada por las levaduras era en estricto rigor anaeróbica, es decir sin la presencia de oxigeno. Como resultado se observó una disminución en la cantidad de agua dentro de la pipeta graduada, esto quiere decir que se estaba llenando de CO2 proveniente del matraz con la suspensión de levadura, por medio de los tubos conectores; por tanto nuestra hipótesis de que se debería realizar fermentación bajo estas condiciones, era correcta ya que la presencia de CO2 es prueba de que las levaduras están degradando la glucosa por medio de glucólisis y fermentación alcohólica para producir distintos productos, dentro de ellos el CO2 el cual se puede medir fácilmente.
Reacción química de la fermentación alcohólica: C6H12O6 + 2 Pi + 2 ADP → 2 CH3-CH2OH + 2 CO2 + 2 ATP + 25.5 kcal Reactantes Producto (glucosa, grupo fosfato, ADP) (Etanol, dióxido de carbono, ATP y calor)
NOTA: El producto principal de la fermentación es el etanol y el ATP, pero al ser difíciles de medir y observar experimentalmente, se utilizo como indicador al CO2
Luego de llegar a 1 ml de concentración de CO2 se anotaron ciertos datos que mostraremos en la siguiente tabla, el procedimiento fue repetido en intervalos de 5 minutos.(Tabla 1)
Tiempo 19`35” 20` 25` 30` 35` 40` 45` 50` 55` 60` 65` 70` 75` 80`
Concentración de CO2 (mL) 1ml 1ml 1,4 ml 1.9 ml 2,4 ml 2,85 ml 3,4 ml 3,95 ml 4,5 ml 4,8 ml 5,7 ml 6,1 ml 6,4 ml 6,5 ml
Temperatura (ºC) 22,5º C 22,5º C 22,5º C 22,5º C 22,5º C 22,5º C 22,5º C 22,5º C 22,5º C 22,5º C 22,5º C 22,5º C 22,5º C 22,5º C
Concentració Concentración en Volumen de CO2 n de glucosa mM (mL) (%) 1% 55,5mM 4,5mL
NOTA: Después de un cierto tiempo la cantidad de CO2 debería estabilizarse, ya que la levadura termina por consumir toda la glucosa y sus enzimas trabajan a velocidad máxima, pero no fue posible demostrarlo por falta de tiempo en el práctico .
Temperatura (º C) 22,5 º C
2%
111,1mM
7,5mL
21,7 º C
4%
222,2mM
8,2mL
22 º C
NOTA: Resultados experimentales a distintas concentraciones de glucosa Tiempo: 55 minutos
6%
333.3mM
8,7mL
22º C
8%
444,4mM
9,2mL
21,8º C
16%
888,8mM
9,2mL
22º C
Cálculos matemáticos para la concentración de glucosa en mM: P/M glucosa (C6H12O6): 180 gr/mol P/M Carbono: 12 gr/mol x 6 = 72 gr/mol P/M Hidrógeno: 1gr/mol x 12 = 12gr/mol P/M Oxigeno: 16 gr/mol x 6 = 96 gr/mol GLUCOSA 1%
GLUCOSA 2%
GLUCOSA 4%
%P/V glucosa: 1%:
%P/V glucosa: 2%:
%P/V glucosa: 4%:
1gr 100 ml de solución X 1000 ml de solución
2gr 100 ml de solución X 1000 ml de solución
4gr 100 ml de solución X 1000 ml de solución
X = 10 gr ( en 1 L de solución)
X = 20 gr ( en 1 L de solución)
X = 40 gr ( en 1 L de solución)
M = n/ L M = 10gr x L : 180 gr/mol M = 0,055 M mM = 0,055 x 1000
M = n/ L M = 20gr x L : 180 gr/mol M = 0,111M mM = 0,11 x 1000
M = n/ L M = 40gr x L : 180 gr/mol M = 0,222 M mM = 0,222 x 1000
mM = 55.5 mM
mM = 111.1 mM
mM = 222.2 mM
GLUCOSA 6%
GLUCOSA 8%
GLUCOSA 16%
%P/V glucosa: 6%:
%P/V glucosa: 1%:
%P/V glucosa: 1%:
6gr 100 ml de solución X 1000 ml de solución
8gr 100 ml de solución X 1000 ml de solución
16gr 100 ml de solución X 1000 ml de solución
X = 60 gr ( en 1 L de solución)
X = 80 gr ( en 1 L de solución)
X = 160 gr ( en 1 L de solución)
M = n/ L M = 60gr x L : 180 gr/mol M = 0,333 M mM = 0,333 x 1000
M = n/ L M = 80gr x L : 180 gr/mol M = 0,444 M mM = 444.4 x 1000
mM = 333.3 mM
mM = 444.4 mM
M = n/ L M = 160gr x L : 180 gr/mol M = 0,888 M mM = 0,888 x 1000 mM = 888.8 mM
