Informe de glicólisis anaeróbica y fermentación PDF

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Laboratorio de P6 Y (ANAEROBIC GLICOLYSIS AND FERMENTATION) Bedoya A. Einy N. H. Alejandra Lemos T. Yessica A. 10 de Mayo del 2018 Programa de Universidad del Docente Clara Doria. Qca, M. RESUMEN: La es otra (que no requiere oxigeno) para degradar la glucosa, esta se realiza en muchos tipos de y org...

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Laboratorio de Bioquímica – P6 (2018-1) GLICÓLISIS ANAERÓBICA Y FERMENTACIÓN (ANAEROBIC GLICOLYSIS AND FERMENTATION) Bedoya A. Einy N. ([email protected]); González H. Alejandra ([email protected]); Lemos T. Yessica A. ([email protected]). 10 de Mayo del 2018 – Programa de Química – Universidad del Quindío Docente Clara María Mejía Doria. Qca, M.Sc. RESUMEN: La fermentación es otra vía anaeróbica (que no requiere oxigeno) para degradar la glucosa, esta se realiza en muchos tipos de células y organismos. Como las células extraen energía de la glucosa en ausencia de oxígeno, en las levaduras, las reacciones anaeróbicas producen alcohol. Se busca comprender y diferenciar la respiración aeróbica y anaeróbica, así como el efecto del NaF en la glicolisis. Mediante un sistema de simulación de la fermentación fue posible evidenciar la degradación de glucosa (sustrato) por la levadura, y como el NaF actuaba como inhibidor en dicha reacción. Palabras clave: Fermentación, glicolisis, levadura. ABSTRACT: Fermentation is another anaerobic pathway (which does not require oxygen) to degrade glucose, this is done in many types of cells and organisms. As cells extract energy from glucose in the absence of oxygen, in yeast, anaerobic reactions produce alcohol. The aim is to understand and differentiate aerobic and anaerobic respiration, as well as the effect of NaF on glycolysis. By means of a fermentation simulation system it was possible to demonstrate the degradation of glucose (substrate) by the yeast, and how NaF acted as an inhibitor in said reaction. Key words: Fermentation, glycolysis, yeast. INTRODUCCIÓN La glicólisis fue la primera ruta metabólica elucidada y es, probablemente, la que mejor se conoce.[1] Desde el descubrimiento por Eduard Buchner en 1897 de la fermentación en extractos de células rotas de levadura, hasta la formulación de la ruta completa en la levadura (por Otto Warburg y Hans von Euler-Chelpin) y en el músculo (por Gustav Embden y Otto Meyerhof) en la década de 1930, las reacciones de la glicólisis en extractos de levadura y en músculo constituyeron un foco principal de la investigación bioquímica. [1] La glicólisis es una ruta central, casi universal, del catabolismo de la glucosa; la ruta con el mayor flujo de carbono en la mayoría de las células. [1] En ciertos tejidos de mamífero y algunos tipos de células (eritrocitos, medula

renal, cerebro y esperma, por ejemplo), la glucosa es la única fuente de energía metabólica a través de la glicólisis. [1] Algunos tejidos vegetales modificados con el fin de almacenar almidón (tales como los tubérculos de patata) y algunas plantas acuáticas como los berros, por ejemplo) obtienen la mayor parte de su energía a partir de la glicólisis; muchos microorganismos anaeróbicos dependen totalmente de esta ruta metabólica. [1] Fermentación, es un término general que indica degradación anaeróbica de la glucosa u otros nutrientes orgánicos, para obtener energía en forma de ATP. [1] Debido a que los seres vivos aparecieron en primer lugar en una atmósfera carente de oxígeno, la degradación anaeróbica de la glucosa es probablemente el mecanismo biológico más antiguo para obtener energía a partir de moléculas combustibles orgánicas. [1] La secuenciación del genoma de una gran variedad de 1

Laboratorio de Bioquímica – P6 (2018-1) organismos ha revelado que algunas arqueobacterias y algunos microorganismos parásitos carecen de una o varias enzimas de la glicólisis, si bien mantienen el núcleo de la ruta; probablemente utilizan formas variantes de la glicólisis. [1] El proceso de la glicólisis sólo difiere de una especie a otra en los detalles de su regulación y en el destino posterior del piruvato formado. Los principios termodinámicos y los tipos de mecanismos reguladores en la glicólisis se encuentran en todas las rutas del metabolismo celular. [1] Figura 1. Sistema completo de simulación de fermentación.

MATERIALES Y REACTIVOS Los materiales y reactivos fueron proporcionados por los almacenes de materiales y reactivos del programa de Química de la Universidad del Quindío.

Resultados y análisis Tiempo transcurrido (min) 1

Las muestras orgánicas fueron adquiridas en un mercado local. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

3 Se tomaron tres tubos de ensayo, A, B y C, se llenaron con agua de grifo y se colorearon con azul de bromotimol, luego se tomaron tres tubos de hemolisis y se le adicionaron ¾ de levadura y se llenaron con agua, al que se introduciría en el tubo B se le agregó glucosa al 5% al igual que el que al tubo C, adicionando a este último NaF en lugar de agua, teniendo en cuenta que cada tubo quedara completamente lleno y se voltearon dentro de los tubos de ensayo llenos de agua.

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Cuando se tuvo el sistema completo se dispusieron sobre la estufa de calentamiento teniendo en cuenta que la temperatura debe mantener constante a 37°C evitando que pase de los 40°C ya que a esta temperatura la levadura pierde su acción como sustrato y se tomó periódicamente el tiempo en minutos hasta completar 20 minutos para observar el comportamiento de la reacción.

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Altura (mm) 0

Observaciones

No se observa ningún efecto de la reacción No se Se ve una pequeña aprecia por efervescencia en el burbujeo el fondo del tubo. 2 mm Se nota ya un incremento en el espacio 5 mm Aumenta le espacio y se empieza a ver una diferencia con los otros dos tubos 7 mm Sigue aumentando y las diferencias de altura es más notable 13 mm Ya se ve un gran espacio y se puede observar que fue la reacción que mayor desprendimiento genero

Laboratorio de Bioquímica – P6 (2018-1) caracterizan por producir energía a partir de la degradación de biomoléculas. Uno de los procesos catabólicos de los carbohidratos es la glucolisis, en la cual se degrada una molécula de glucosa a dos moléculas de piruvato, en un proceso de diez reacciones, en una de las cuales se produce la reducción de la coenzima dinucleótido de nicotinamida y adenina (cuyas formas oxidada y reducida son respectivamente NAD+ / NADH + H+, por ser una coenzima las concentraciones intracelulares son relativamente bajas, por tal motivo para que la glucólisis se mantenga en funcionamiento es necesario que la coenzima vuelva a su estado oxidado. Las rutas por las cuales se puede reoxidar NADH + H+ dependen de la presencia o ausencia de oxígeno y por ende de los destinos metabólicos del piruvato, la ruta que este producto final siga siempre será utilizada parare generar NAD+.1 [3]

 Tubo A En el primer minuto no se observaron cambios, en el minuto tres se observa efervescencia en la punta del tubo de hemolisis. Al minuto cinco se observa mayor desplazamiento en la punta del tubo, al minuto 20 se realizó la última observación con un espacio de 4 milímetros. Se esperaría que en el tubo no se observara ninguna reacción al no estar presenta el sustrato, en este caso la glucosa para así llevarse a cabo el proceso de fermentación produciendo CO2 y etanol. La reacción probablemente se presentó debido a que la levadura al ser suministrada por una panadería estuviese mezclada con masa en la cual se encuentran presentes azúcares y fermentables (procedentes del almidón) generándose así el desprendimiento de dióxido de carbono (CO2).

 Tubo C Las levaduras se definen como microorganismos unicelulares integrantes en el reino de los hongos. Sus células son eucariotas, ya que disponen de una membrana que rodea al material genético, el ADN. Desde tiempos inmemorables han sido empleadas en la producción de vino, cerveza y pan. Hoy día, también se utilizan en la fabricación de vitaminas, enzimas y factores de crecimiento. Asimismo, representan una herramienta valiosísima en los estudios de biotecnología, por la similitud con células animales. [4]

 Tubo B En este caso en el sistema B la levadura extrajo azúcar de la glucosa y este proceso se realizó en la ausencia de oxígeno y teóricamente esto genera alcohol como producto de la fermentación. Al aumentar la concentración de alcohol, El volumen de gases que se obtuvo de la fermentación fue en aumento, gracias a la acción del calor, ya que la velocidad de una reacción química se lleva a cabo de manera más veloz en algunas de las condiciones en la que se realiza, es decir, variando la temperatura, la concentración de las sustancias involucradas, la superficie de contacto entre los reactivos o la presión, si se trabaja con gases. [2]

Se define el metabolismo como el conjunto de procesos bioquímicos que tienen lugar en el interior de la célula, con el objetivo de obtener energía o formar materia propia para la constitución celular. Desde un punto de vista de su metabolismo, las levaduras pueden obtener compuestos ricos en energía (catabolismo celular) mediante dos vías: la fermentación y la respiración celular. La fermentación se define como un proceso catabólico parcial, ya que los productos

El metabolismo es un conjunto de procesos acoplados, de los cuales algunos se denominan anabólicos y se caracterizan por utilizar energía para producir biomoléculas que tienen estructuras cada vez más elaboradas, por otro lado se encuentran los catabólicos los cuales se 3

Laboratorio de Bioquímica – P6 (2018-1) finales corresponden a sustancias orgánicas que no llegan a descomponerse en su totalidad. Por lo tanto, el proceso de obtención de energía es reducido. En cambio, mediante la respiración, la materia orgánica que se incorpora a la célula se descompone en sustancias inorgánicas sencillas (CO2 y H2O), liberando gran cantidad de energía. [4]

catabólico de respiración/fermentación. La inhibición del catabolismo de la levadura se pone de manifiesto por una reducción drástica en la formación de dióxido de carbono. En la figura 1 puede comprobarse tal hecho cuando se comparan los volúmenes de gas producidos en los tubos C y D (presencia de inhibidor) con el del tubo B (sin inhibidor). A mayor concentración de fluoruro (tubo D) la producción de gas es mínima, indicativo de su poder inhibitorio del proceso catabólico. [4]

El catabolismo de los azúcares se puede considerar dividido en varias etapas con el objetivo de facilitar el estudio por parte del alumnado. A modo de resumen: (1) tras una etapa preliminar, donde se pueden descomponer los grandes polisacáridos (almidón, glucógeno) en monosacáridos, se obtiene glucosa. (2) Mediante una serie de reacciones de oxidación (glucolisis), la glucosa se transforma en dos moléculas de ácido pirúvico. Éste puede continuar por diferentes vías. Por un lado, un catabolismo oxidativo en presencia de oxígeno, y por otro lado, si no se dispone de oxígeno en el medio (3), las células pueden llevar a cabo un tipo de catabolismo parcial, las fermentaciones, donde el aceptor de los hidrógenos del poder reductor es una molécula orgánica. En este caso, el esquema especifica la ruta fermentativa de producción de etanol. Durante el proceso, también se produce una descarboxilación del piruvato hasta acetaldehído, como paso previo a la formación de alcohol. [4]

CONCLUSIONES Con los resultados obtenidos se pudo analizar la cantidad de CO2 que produce la levadura del pan por fermentación alcohólica, proceso de obtención de energía en ausencia de oxígeno, siendo posible determinar cualitativamente el etanol liberado en la disociación de glucosa, se puede esclarecer que como se suponía la reacción de la glucosa con la levadura fue la que tuvo mayor desprendimiento de gas ya que la levadura metaboliza la glucosa a través de una vía alternativa que resulta en la formación de significativamente menos energía y diferentes productos finales. BIBLIOGRAFÍA [1] Lehninger. 2009. Omega S.A. Principios de bioquímica. 5ª ed. España. 528-529p. [2] Plan Ceibal. (2007-2018). Plan Uruguay. Disponible en: contenidos.ceibal.edu.uy/.

En esta experiencia, el inhibidor elegido del proceso catabólico es el fluoruro de sodio. Esta molécula en disolución acuosa y en el interior de la célula es capaz de formar un complejo con el catión magnesio y el anión fosfato inhibiendo a la enzima enolasa (figura 2), responsable de la reacción de formación de 2-fosfoenolpiruvato a partir de 2-fosfoglicerato (desprendiéndose una molécula de agua). En presencia de elevadas concentraciones del inhibidor fluoruro, éste compite activamente con el sustrato propio de la enzima por el centro activo (Baynes y Dominiczak 2007), reduciéndose la producción de piruvato y restringiéndose el proceso

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[3] Donald Voet, Judith D. Voet. (2004-2018). Bioquímica 3° edición, editorial panamericana. [4] Carlile. M, J, (2001), The fungi, 2a edición, San Diego, Academic Press.

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