IV. CUESTIONARIO PRELABORATORIO. Nota: Resuélvalo ANTES de ingresar al laboratorio 1. ¿Qué organismos realizan glucólisis? En organismos vivos, eucariotas y procariotas.
2. ¿Cuál es la utilidad de la fermentación en condiciones anaeróbicas? El proceso de fermentación es anaeróbico ya que se produce en ausencia de oxígeno; ello significa que el aceptor final de los electrones electrones del NADH producido en la glucolisis no es el oxígeno, sino un compuesto orgánico que se reducirá para poder reoxidar el NADH a NAD+.
3. ¿Qué tipo de células son las levaduras? Las levaduras se han definido como hongos microscópicos, unicelulares, unicelulares, la mayoría se multiplican por gemación y algunas por escisión
4. ¿Cuál es la importancia de la fermentación para las fibras musculares en caso de un ejercicio intenso? Ya que la fermentación mejora el contenido nutritivo de los alimentos por la biosíntesis de las vitaminas, los aminoácidos aminoácidos esenciales y las proteínas, proteínas, al volver más digeribles las proteínas y las fibras, proporcionar más micronutrientes y degradar los factores antinutritivos. Por lo tanto es una reacción enzimática que produce acido láctico anaeróbico a partir de acido piruvico en las células musculares (Fermentación Láctica). En los músculos en excesiva actividad y con una respiración inadecuada, se produce fermentación, el NADH se oxida y el ácido pirúvico se reduce. Las moléculas de NAD+ producidas en esta reacción se reciclan en la secuencia glucolítica. Sin este reciclado, la glucólisis no puede seguir adelante. Esta acumulación de ácido láctico da como resultado dolor y fatiga muscular. Por ejemplo, se produce en las células musculares de los vertebrados durante ejercicios ejercicios intensos, como en el caso de una carrera. Cuando corremos rápido, aumentamos aumentamos la frecuencia respiratoria, incrementando de este modo el suministro de oxígeno, pero incluso este incremento puede no ser suficiente para satisfacer los requerimientos inmediatos de las células musculares. Sin embargo, las células pueden continuar trabajando trabajando y acumular lo que se conoce como deuda de oxígeno. La glucólisis continúa, utilizando la glucosa liberada por el glucógeno almacenado en el músculo, pero el ácido pirúvico resultante no entra en la vía aeróbica de la respiración sino que se convierte en ácido láctico que, a medida que se acumula, disminuye el pH del músculo y reduce la capacidad de las fibras musculares para contraerse, produciendo produciendo la sensación de fatiga muscular. El ácido láctico se difunde en la sangre y es llevado al hígado. Posteriormente, cuando el oxígeno es más abundante (como resultado de la inspiración y espiración profunda que siguen al ejercicio intenso) y se reduce la demanda de ATP, el ácido láctico se resintetiza en ácido pirúvico y nuevamente en glucosa o glucógeno. La función de la conversión de acido láctico a acido pirúvico es que se usa el NADH y regenera el NAD+, sin el cual la glucólisis no podría continuar.
V. PROCEDIMIENTO. 1. Coloque un beacker con agua y caliente a 37°C. 2. Numere 3 tubos de de hemólisis, y agregue 2.1. Tubo 1: 2 ml de agua destilada y ¼ de cucharadita de levadura 2.2. Tubo 2: 2 ml de glucosa y ¼ de cucharadita de levadura 2.3. Tubo 3: 2 ml de almidón y ¼ de cucharadita de levadura 3. Abra el grifo con la menor presión posible (un hilo de agua) y llene los 3 tubos de hemólisis hasta que se forme la convexidad creada por la tensión superficial del agua (menisco). Tenga mucho cuidado de no permitir que se formen corrientes fuertes que introduzcan oxígeno al sistema o rebalses que permitan la pérdida del contenido del tubo de hemólisis. 4. Con el mismo grado de corriente de agua del grifo, llene los tubos de ensayo tomando en cuenta las recomendaciones del llenado con agua de los tubos de hemólisis. 5. Siempre con el agua del grifo corriendo escasamente y cayendo sobre el tubo de ensayo, introduzca rápidamente los tubos de hemólisis invertidos dentro de los tubos de ensayo para formar la Campana de Durham. 6. Observe inmediatamente si existe burbuja de aire en el tubo de hemólisis (el cual se encuentra invertido dentro del tubo de ensayo), si este es el caso, repita el procedimiento. Si no existe aire, continúe con el siguiente paso. 7. Coloque los tubos dentro del beacker durante 30 minutos, teniendo cuidado de que la temperatura sea contante (a 37°C). 8. Observe los cambios en los tubos a lo largo del proceso de incubación, y anote cada 5 minutos la variación observada, utilice un signo negativo (-) al no observar cambio y un signo positivo (+) cuando sí hay. 9. Analice e intérprete los resultados obtenidos y concluya.
TIEMPO (MINUTOS)
SUSTRATO
0
5
10
15
20
25
30
TUBO AGUA 1 DESTILADA
-
+
-
+
+
+
-
TUBO 2
GLUCOSA
-
+
+
-
+
+
+
TUBO 3
ALMIDON
-
+
+
+
-
-
-
CONCLUSION
VII. CUESTIONARIO POST LABORATORIO. De acuerdo a los resultados obtenidos en el laboratorio, responda las siguientes preguntas:
1. ¿Cuál fue el papel de la levadura en el proceso de fermentación? Llevar a cabo el proceso de fermentación alcohólica en ausencia de oxigeno las levaduras procesan los hidratos de carbono que en este caso, son la glucosa y el almidón como sustrato.
2. ¿En qué sitio celular ocurrió el metabolismo de los carbohidratos? Citoplasma
3. ¿Qué carbohidratos fueron los utilizados como sustrato? Glucosa y Almidón
4. ¿Cómo afecta el metabolismo de los carbohidratos si se permite la entrada de aire en la campana de Durham durante la inversión de los tubos de hemólisis dentro de los tubos de ensayo? Las levaduras no usarían los azucares por la vía fermentativa sino que por la vía oxidativa para obtener mucha más energía.
5. Haga un resumen de la secuencia enzimática del proceso catabólico: La glucólisis es la primera etapa de la fermentación, al igual que la respiración celular, y al igual que ésta necesita de enzimas para su completo funcionamiento. A pesar de la complejidad de los procesos bioquímicos una forma esquemática de la reacción química de la fermentación alcohólica puede describirse como una glicólisis de tal forma que puede verse como participa inicialmente una molécula de hexosa:[19] C6H12O6 + 2 Pi + 2 ADP →
2 CH3-CH2OH + 2 CO2 + 2 ATP + 25.5 kcal
Se puede ver que la fermentación alcohólica es desde el punto de vista energético una exotérmica, se libera una cierta cantidad de energía. La fermentación alcohólica produce gran cantidad de CO2. Este CO2. Un cálculo realizado sobre la reacción química muestra que el etanol resultante es casi un 51% del peso, los rendimientos obtenidos en la industria alcanzan el 7%.[20] Se puede ver igualmente que la presencia de fósforo (en forma de fosfatos es importante para la evolución del proceso de fermentación. La fermentación alcohólica se produce por regla general antes que la fermentación maloláctica, aunque existen procesos de fermentación específicos en los que ambas fermentaciones tienen lugar al mismo tiempo. La presencia de azúcares asimilables superiores a una concentración superior produce invariablemente la formación de alcohol etílico en proceso de crecimiento de levadura incluso en presencia de exceso de oxígeno (aeróbico), este es el denominado efecto Crabtree, este efecto es tenido en cuenta a la hora de estudiar y tratar de modificar la producción de etanol durante la fermentación.
En más detalle durante la fermentación etílica en el interior de las levaduras, la vía de la glucólisis es idéntica a la producida en el eritrocito (que suelen ser las con la excepción de que el piruvato se convierte finalmente en etanol. En primer lugar el piruvato se descarboxila mediante la acción de la piruvato descarboxilasa para dar como producto final acetaldehído liberando por ello dióxido de carbono (CO2) a partir de iones del hidrógeno (H+) y electrones del NADH.[24] Tras esta operación el NADH sintetizado en la reacción bioquímica catalizada por el GADHP se vuelve a oxidar por el alcohol deshidrogenasa, regenerando NAD+ para la continuación de la glucólisis y sintetizando al mismo tiempo etanol. Se debe considerar que el etanol va aumentando de concentración durante el proceso de fermentación y debido a que es un compuesto tóxico, cuando su concentración alcanza aproximadamente un 12% de volumen las levaduras tienden a morir. Esta es una de las razones fundamentales por las que las bebidas alcohólicas (no destiladas) no alcanzan valores superiores a los 20% de concentración de etanol.
6. Explique sí existe alguna(s) diferencia(s) entre fermentación y glucolisis, y por qué. Fermentación
Células anaeróbicas El piruvato forma en el citosol, y le es transformado a etanol y CO2 o en lactato Producen menos ATP. El aceptor final de los electrones es una molécula orgánica.
Glucolisis
Se produce en la mayoría de las células vivas, (eucariotas y procariotas) Tiene lugar en el citoplasma celular. Consiste en una serie de 10 reacciones cada una, catalizada por una enzima determinada. Producen mas energía. Transforma una molécula de glucosa en dos moléculas de 3 carbonos en acido piruvico. Aceptor final de electrones es el Oxigeno.
7. ¿Por qué razón es necesario mantener la temperatura del beacker a 37ºC? Las levaduras son seres mesó filos (tienen una temperatura optima de crecimiento 15° a 35°) puesto que al mantener los 37°C, su fermentación es más rápida. Se debe mantener el beacker a dicha temperatura porque la glucolisis que se realiza en la célula se encuentra en temperatura corporal la cual es de 37ºC.
8. PROBLEMA: Hace algunos años un tren de carga volcó y derramó un cargamento de granos. Como el grano ya no servía, se enterró en el terraplén. Aunque no hay escasez de otros alimentos en el lugar, la población local de osos se ha convertido en una molestia porque continuamente desentierra los granos. Las levaduras son comunes en el suelo. ¿Qué crees que le ocurrió a los granos que induce a los osos a desenterrarlos, y qué relación tiene su comportamiento con la evolución cultural humana? Al enterrar los granos se produjo una fermentación, ya que en esa área existían levaduras, y como el alcohol produce un olor particular puede ser la razón por la que a los osos les llama la atención al igual que nuestros antepasados que se guiaban por el olor para encontrar su comida.
DISCUSIÓN DE RESULTADOS En un Becker colocamos una cierta cantidad de agua y la calentamos a 37°C, verificamos con un termómetro para no superar dicha cantidad ya que las levaduras son seres mesó filos (tienen una temperatura optima de crecimiento 15° a 35°) puesto que al mantener los 37°C, su fermentación es más rápida. Se debe mantener el beacker a dicha temperatura porque la glucolisis que se realiza en la célula se encuentra en temperatura corporal la cual es de 37ºC. Luego Se enumero 3 tubos de ensayo lo cual se hizo una preparación temporal de agua destilada, glucosa y almidón donde se le agrego un cuarto de cucharadita de levadura respectivamente. Se le agrego un hilo de agua y se lleno los 3 tubos de hemolisis hasta que se formo y teniendo cuidado que no se nos formara una burbuja de oxígenos. Luego se coloco dentro del beacker durante 30 minutos mientras la temperatura era constate a 37°C. Se observo cada 5 minutos la variación observada, donde el signo negativo se usaba al no observar ningún cambio y signo positivo cuando existe cambio. En el sustrato de agua destilada se empezó y no se observo ningún cambio, mientras que en el minuto 5,15,20,25 se observaron cambios. Luego en la glucosa al comienzo y a los 15 minutos no se observaron ningún cambio, mientras que en el transcurso de los demás tiempos si se observaron cambios. Y al finalizar en el almidón al comienzo nuevamente no se observaron cambios, ni a los 20, 25 y 30 minutos mientras que en los 5, 10,15 si se observaron cambios.
CONCLUSIONES
Función de la Glucolisis: Generar energía (ATP),
Suministrar monómeros para las reacciones biocinética, por ejemplo: formación de ac grasos de cadena larga , o
Ser precursor de polímeros con capacidad de ser almacenados tanto en individuos vegetales, animales y procariontes
En ausencia de oxígeno, el ácido pirúvico puede seguir vías anaeróbicas (sin presencia de O2 como aceptor). El ácido pirúvico puede convertirse en etanol (alcohol etílico) o en uno de varios ácidos orgánicos diferentes, de los cuales el ácido láctico es el más común. El producto de reacción depende del tipo de célula.
El proceso a través del cual la e nergía de la glucosa u otras moléculas combustibles es capturada por la célula en la forma de ATP se conoce con el nombre de respiración celular. Se pueden distinguir dos tipos de respiración en la materia viviente: anaeróbica y aeróbica.
VIII. REFERENCIAS. Audesirk, T. , G. Audesirk, & B. Byers. (2008). Biología la vida en la Tierra. 8ª. ed.: Pearson Educación, México. 1024 pp. Bruce, A. (1998). Biología Molecular de la célula. España: Felicia. Becker, W., L. Kleinsmith & J. Hardin. (2007). El Mundo de la Célula. 6ª. ed.:Pearson Educación, Madrid. Cooper, G. (2004). La Célula. 2ª. ed.: Marbán S.L., Madrid. Karp, G. (2004). Biología Celular y Molecular . Mc Graw-Hill Interamericana, México. Lodish, H., A. Berk, L. Zipursky, P. Matsudarira, D. Baltimore & J. Darrell.
UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE CIENCIAS MÉDICAS, CUM UNIDAD DIDÁCTICA BIOLOGIA MOLECULAR, PRIMER AÑO DRA. JUDITH RODAS
METABOLISMO ANAERÓBICO GLUCOLISIS Y FERMENTACIÓN.
NOMBRE : MANUEL DE JESÚS DEL VALLE RAMÍREZ NO. DE CARNE: 201119404 SALÓN: 207 GUATEMALA , 16 DE ABRIL DE 2012
