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Enviado por   •  2 de Junio de 2014  •  2.703 Palabras (11 Páginas)  •  3.093 Visitas

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIRIQUÍ

FACULTAD DE MEDICINA

ESCUELA DE MEDICINA

LABORATORIO DE BIOQUÍMICA

EXPERIMENTO #10

“Producción de piruvato y acetaldehído durante la fermentación de la glucosa por levadura”

PROFESORA

YOLANDA TEM

INTEGRANTES

GONZÁLEZ, AURELIO

4- 741- 2412

MARTÍNEZ, CHARLYN

4- 742- 1010

RIVERA, ROSELEM

4- 741- 963

III AÑO

I SEMESTRE

FECHA

25 de mayo de 2007

EXPERIMENTO #10

PRODUCCIÓN DE PIRUVATO Y ACETALDEHÍDO DURANTE LA FERMENTACIÓN DE LA GLUCOSA POR LEVADURA

 Objetivos

1. Comprobar la producción de piruvato en la fermentación de la glucosa por levadura.

2. Comprobar la producción de acetaldehído en la fermentación de la glucosa por levadura.

 Introducción

La Fermentación es un proceso catabólico de oxidación incompleto, siendo el producto final un compuesto orgánico. Estos productos finales son los que caracterizan los diversos tipos de fermentaciones.

Fue descubierta por Pasteur, que la describió como la vie sans l´air (la vida sin el aire). La fermentación típica es llevada a cabo por las levaduras. También algunos metazoos y plantas menores son capaces de producirla

El proceso de fermentación anaeróbica se produce en ausencia de oxígeno como aceptor final de los electrones del NADH producido en la glucolisis (que funciona como proceso anaerobio). La necesidad de un aceptor final, para los electrones procedentes del NADH, distinto del oxígeno hace que se emplee un compuesto orgánico que se reducirá para poder reoxidar el NADH. El compuesto orgánico que se reduce (acetaldehído, piruvato, ...) es un derivado del sustrato que se ha oxidado anteriormente.

En los seres vivos, la fermentación es un proceso anaeróbico y en él no interviene la cadena respiratoria. Son propias de los microorganismos, como las bacterias y levaduras. También se produce la fermentación en el tejido muscular de los animales, cuando el aporte de oxígeno a las células musculares no es suficiente para el metabolismo y la contracción muscular.

Desde el punto de vista energético, las fermentaciones son muy poco rentables si se comparan con la respiración, ya que a partir de una molécula de glucosa, sólo se obtienen 2 moléculas de ATP, mientras que en la respiración se producen 38 moléculas de ATP a partir de una molécula de glucosa. Esto se debe a la oxidación del NADH2, que en lugar de penetrar en la cadena respiratoria, cede sus electrones a compuestos orgánicos con poco poder oxidante.

En la industria la fermentación puede ser oxidativa, es decir, en presencia de oxígeno, pero es una oxidación aeróbica incompleta, como la producción de ácido acético a partir de etanol.

Las fermentaciones pueden ser: naturales, cuando las condiciones ambientales permiten la interacción de los microorganismos y los sustratos orgánicos susceptibles; o artificiales, cuando el hombre propicia condiciones y el contacto referido.

Materiales

MATERIAL CANTIDAD DESCRIPCIÓN CAPACIDAD DIBUJO

Vaso químico 5 Simple contenedor de líquidos, usado muy comúnmente en el laboratorio. Son cilíndricos, con un fondo plano. 500 mL

Gotero 1 Utensilio, generalmente de cristal o plástico, para verter un líquido gota a gota: 1 mL

Probeta 1 Instrumento largado con una base de apoyo y está calibrada en centímetros cúbicos, vienen en diferentes tamaños (10, 50, 100, 250cm3 ) 10 mL

Tubo de ensayo 10 Consiste en un pequeño tubo de vidrio con una punta abierta y la otra cerrada y redondeada, que se utiliza en los laboratorios para contener pequeñas muestras líquidas. 10 mL

Centrífuga 1 Máquina que pone en rotación una muestra para poder separar sus fases a través de la fuerza centrífuga que se genera.

 Reactivos

Nombre Fórmula Masa Molecular Punto de fusión Densidad Estructura

Levadura Se denomina levadura a cualquiera de los diversos hongos microscópicos unicelulares que son importantes por su capacidad para realizar la fermentación de hidratos de carbono, produciendo distintas sustancias.

Glucosa 10% C6H12O6 180.16 150 ºC ------

Nitroprusiato de sodio [Na2[Fe(CN)5NO]] 297.95 ----- 1.72 g/cm3

Hidróxido de amonio NH4OH 35.05 ----- 0.82

Sulfato de amonio El sulfato de amonio es una sal cuya fórmula química es (NH4)2SO4. Se utiliza como floculante. Además se utiliza como un reactivo en biología molecular para precipitar proteínas solubles, en Bioquímica se usa para precipitar fraccionadamente las globulinas que son solubles en agua y para diferenciarlas de las albuminas.

Sulfito de sodio Na2O3S/Na2SO3 126.06 600ºC 2.63

Hidróxido de sodio NaOH 40 322 ºC 2.100 kg/m3;

Piperidina C5H11N / CH2(CH2)4NH 85.2 -7ºC 0.86

 Cuadro de Resultados

Cuadro 1. Producción de piruvato

Tubo Observación

A Se formó un anillo color rosado.

B No se observó cambio.

Cuadro 2. Producción de acetaldehído

Tubo Observación

C Se formó un anillo morado oscuro.

D La solución se tornó amarillenta.

 Discusión

En la formación de piruvato el principio es tratar de inhibir la enzima que lo convierta a acetaldehído, permitiendo así que se acumule en el tubo. Como se mencionó en la teoría la piruvato descarboxilasa se inhibe en soluciones ligeramente alcalinas, ambiente que fue dado por el fosfato de sodio dibásico del tubo A. Como al tubo B le agregamos fosfato de potasio monobásico, ligeramente ácido, la reacción siguió su curso, desapareciendo el piruvato. Demostramos entonces la presencia o no de piruvato agregando solución de nitroprusiato; si se observaba la formación de un anillo verde o azul, o un anillo rosado era indicativo de la presencia de piruvato.

Para la formación del acetaldehído no se buscaba inhibir ninguna enzima, logramos identificarlo agregando al tubo D sulfito de sodio, que “atrapaba” el acetaldehído y demostramos su presencia agregado nitroprusiato y piperidina; si se observaba coloración azul era indicativo de la presencia de acetaldehído.

 Conclusión

• La fermentación es el proceso anaerobio en el cual la glucosa es degradada hasta alcohol en ausencia de oxígeno, por lo cual el NADH debe ser reoxidado, en este caso por reducción del piruvato a acetaldehído.

• Es posible inhibir las enzimas de la glucólisis, y cualquier enzima, dando como resultado una acumulación de un metabolito intermediario que puede ser identificado utilizando métodos químicos.

 Cuestionario

1. ¿Qué es la glucólisis?

R: La glucólisis, también denominada glicólisis o ruta de Embden-Meyerhof, es la secuencia metabólica en la que se oxida la glucosa. Consiste de nueve reacciones enzimáticas que producen dos moléculas de piruvato y dos equivalentes reducidos de NADH, los que, al introducirse en la cadena respiratoria, producirán cuatro moléculas de ATP.

Cuando hay ausencia de oxígeno, la glucólisis es la única vía que produce ATP en los animales. Los organismos primitivos se originaron en un mundo cuya atmósfera carecía de 02 y, por esto, la glucólisis se considera como la vía metabólica más primitiva. Está presente en todas las formas de vida actuales. Es la primera parte del metabolismo energético y en las células eucariotas ocurre en el citoplasma.

En esta fase, por cada molécula de glucosa se forman 2 ATP y 2 NADH

La reacción global de la glucólisis es:

2. Mencione las diferencias entre la glucólisis aerobia y la anaerobia.

R: Las diferencias son claras, la producción o no de lactato y de CO2 y la diferencia de rendimiento energético: Cuando se consume glucosa aerobiamente por cada mol oxidado se producen 36/38 moles de ATP, por lo que se consume menos glucosa que cuando se oxida por la vía anaerobia en la que solo se obtienen 2 moles de ATP por mol de glucosa.

Ahora nos es mas importante señalar cual es le mecanismo bioquímico del cambio de una a otra forma.

La clave está en el NADH + H+. En la glucolisis, concretamente en la reacción catalizada por la gliceraldehido-3-fosfato deshidrogenasa se utiliza este coenzima en su forma oxidada (NAD+) y se produce en su forma reducida (NADH + H+). Para que la glucolísis pueda llevarse a cabo con normalidad es imprescindible la reoxidación del coenzima, pues si no fuera así dicha reacción se bloquearía. Hay dos vías, y solo dos, de utilización del NADH + H+, y por tanto de reoxidación hasta NAD+:

a: Por las lanzaderas de NAD+ pasar los equivalentes de reducción a la mitocondria, y allí a la cadena de transporte electrónico. Las enzimas que comienzan las rutas de las lanzaderas tienen una gran afinidad por el coenzima.

b: Mediante la reacción de la lactico deshidrogenasa, pasando pirúvico a lactato. Esta enzima es muy poco afín por el coenzima.

Si ambas rutas se pueden emplear, en un momento dado, la diferencia de afinidades hará que se emplee casi exclusivamente la primera opción. Pero en el caso de que no haya oxígeno presente la vía de las lanzaderas es imposible, al paralizarse la cadena de transporte electrónico (todos los intermediarios quedarán en forma reducida, con hidrógenos, no pudiendo aceptar nuevos equivalentes de reducción). Solo en ese caso se utilizará de forma eficiente la vía del lactato. Esa es la razón por la que se pasa de una a otra forma de utilización de glucosa. Cuando vuelve a disponerse de oxígeno la competencia entre las enzimas por el coenzima vuelve a favorecer a las mas afines, interumpiendose la producción de lactato.

 Bibliografía

 http://www.ugr.es/~gebqmed/lib07b.html 

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIRIQUÍ

FACULTAD DE MEDICINA

ESCUELA DE MEDICINA

LABORATORIO DE BIOQUÍMICA

EXPERIMENTO #10

“Producción de piruvato y acetaldehído durante la fermentación de la glucosa por levadura”

PROFESORA

YOLANDA TEM

INTEGRANTES

GONZÁLEZ, AURELIO

4- 741- 2412

MARTÍNEZ, CHARLYN

4- 742- 1010

RIVERA, ROSELEM

4- 741- 963

III AÑO

I SEMESTRE

FECHA

25 de mayo de 2007

EXPERIMENTO #10

PRODUCCIÓN DE PIRUVATO Y ACETALDEHÍDO DURANTE LA FERMENTACIÓN DE LA GLUCOSA POR LEVADURA

 Objetivos

1. Comprobar la producción de piruvato en la fermentación de la glucosa por levadura.

2. Comprobar la producción de acetaldehído en la fermentación de la glucosa por levadura.

 Introducción

La Fermentación es un proceso catabólico de oxidación incompleto, siendo el producto final un compuesto orgánico. Estos productos finales son los que caracterizan los diversos tipos de fermentaciones.

Fue descubierta por Pasteur, que la describió como la vie sans l´air (la vida sin el aire). La fermentación típica es llevada a cabo por las levaduras. También algunos metazoos y plantas menores son capaces de producirla

El proceso de fermentación anaeróbica se produce en ausencia de oxígeno como aceptor final de los electrones del NADH producido en la glucolisis (que funciona como proceso anaerobio). La necesidad de un aceptor final, para los electrones procedentes del NADH, distinto del oxígeno hace que se emplee un compuesto orgánico que se reducirá para poder reoxidar el NADH. El compuesto orgánico que se reduce (acetaldehído, piruvato, ...) es un derivado del sustrato que se ha oxidado anteriormente.

En los seres vivos, la fermentación es un proceso anaeróbico y en él no interviene la cadena respiratoria. Son propias de los microorganismos, como las bacterias y levaduras. También se produce la fermentación en el tejido muscular de los animales, cuando el aporte de oxígeno a las células musculares no es suficiente para el metabolismo y la contracción muscular.

Desde el punto de vista energético, las fermentaciones son muy poco rentables si se comparan con la respiración, ya que a partir de una molécula de glucosa, sólo se obtienen 2 moléculas de ATP, mientras que en la respiración se producen 38 moléculas de ATP a partir de una molécula de glucosa. Esto se debe a la oxidación del NADH2, que en lugar de penetrar en la cadena respiratoria, cede sus electrones a compuestos orgánicos con poco poder oxidante.

En la industria la fermentación puede ser oxidativa, es decir, en presencia de oxígeno, pero es una oxidación aeróbica incompleta, como la producción de ácido acético a partir de etanol.

Las fermentaciones pueden ser: naturales, cuando las condiciones ambientales permiten la interacción de los microorganismos y los sustratos orgánicos susceptibles; o artificiales, cuando el hombre propicia condiciones y el contacto referido.

Materiales

MATERIAL CANTIDAD DESCRIPCIÓN CAPACIDAD DIBUJO

Vaso químico 5 Simple contenedor de líquidos, usado muy comúnmente en el laboratorio. Son cilíndricos, con un fondo plano. 500 mL

Gotero 1 Utensilio, generalmente de cristal o plástico, para verter un líquido gota a gota: 1 mL

Probeta 1 Instrumento largado con una base de apoyo y está calibrada en centímetros cúbicos, vienen en diferentes tamaños (10, 50, 100, 250cm3 ) 10 mL

Tubo de ensayo 10 Consiste en un pequeño tubo de vidrio con una punta abierta y la otra cerrada y redondeada, que se utiliza en los laboratorios para contener pequeñas muestras líquidas. 10 mL

Centrífuga 1 Máquina que pone en rotación una muestra para poder separar sus fases a través de la fuerza centrífuga que se genera.

 Reactivos

Nombre Fórmula Masa Molecular Punto de fusión Densidad Estructura

Levadura Se denomina levadura a cualquiera de los diversos hongos microscópicos unicelulares que son importantes por su capacidad para realizar la fermentación de hidratos de carbono, produciendo distintas sustancias.

Glucosa 10% C6H12O6 180.16 150 ºC ------

Nitroprusiato de sodio [Na2[Fe(CN)5NO]] 297.95 ----- 1.72 g/cm3

Hidróxido de amonio NH4OH 35.05 ----- 0.82

Sulfato de amonio El sulfato de amonio es una sal cuya fórmula química es (NH4)2SO4. Se utiliza como floculante. Además se utiliza como un reactivo en biología molecular para precipitar proteínas solubles, en Bioquímica se usa para precipitar fraccionadamente las globulinas que son solubles en agua y para diferenciarlas de las albuminas.

Sulfito de sodio Na2O3S/Na2SO3 126.06 600ºC 2.63

Hidróxido de sodio NaOH 40 322 ºC 2.100 kg/m3;

Piperidina C5H11N / CH2(CH2)4NH 85.2 -7ºC 0.86

 Cuadro de Resultados

Cuadro 1. Producción de piruvato

Tubo Observación

A Se formó un anillo color rosado.

B No se observó cambio.

Cuadro 2. Producción de acetaldehído

Tubo Observación

C Se formó un anillo morado oscuro.

D La solución se tornó amarillenta.

 Discusión

En la formación de piruvato el principio es tratar de inhibir la enzima que lo convierta a acetaldehído, permitiendo así que se acumule en el tubo. Como se mencionó en la teoría la piruvato descarboxilasa se inhibe en soluciones ligeramente alcalinas, ambiente que fue dado por el fosfato de sodio dibásico del tubo A. Como al tubo B le agregamos fosfato de potasio monobásico, ligeramente ácido, la reacción siguió su curso, desapareciendo el piruvato. Demostramos entonces la presencia o no de piruvato agregando solución de nitroprusiato; si se observaba la formación de un anillo verde o azul, o un anillo rosado era indicativo de la presencia de piruvato.

Para la formación del acetaldehído no se buscaba inhibir ninguna enzima, logramos identificarlo agregando al tubo D sulfito de sodio, que “atrapaba” el acetaldehído y demostramos su presencia agregado nitroprusiato y piperidina; si se observaba coloración azul era indicativo de la presencia de acetaldehído.

 Conclusión

• La fermentación es el proceso anaerobio en el cual la glucosa es degradada hasta alcohol en ausencia de oxígeno, por lo cual el NADH debe ser reoxidado, en este caso por reducción del piruvato a acetaldehído.

• Es posible inhibir las enzimas de la glucólisis, y cualquier enzima, dando como resultado una acumulación de un metabolito intermediario que puede ser identificado utilizando métodos químicos.

 Cuestionario

1. ¿Qué es la glucólisis?

R: La glucólisis, también denominada glicólisis o ruta de Embden-Meyerhof, es la secuencia metabólica en la que se oxida la glucosa. Consiste de nueve reacciones enzimáticas que producen dos moléculas de piruvato y dos equivalentes reducidos de NADH, los que, al introducirse en la cadena respiratoria, producirán cuatro moléculas de ATP.

Cuando hay ausencia de oxígeno, la glucólisis es la única vía que produce ATP en los animales. Los organismos primitivos se originaron en un mundo cuya atmósfera carecía de 02 y, por esto, la glucólisis se considera como la vía metabólica más primitiva. Está presente en todas las formas de vida actuales. Es la primera parte del metabolismo energético y en las células eucariotas ocurre en el citoplasma.

En esta fase, por cada molécula de glucosa se forman 2 ATP y 2 NADH

La reacción global de la glucólisis es:

2. Mencione las diferencias entre la glucólisis aerobia y la anaerobia.

R: Las diferencias son claras, la producción o no de lactato y de CO2 y la diferencia de rendimiento energético: Cuando se consume glucosa aerobiamente por cada mol oxidado se producen 36/38 moles de ATP, por lo que se consume menos glucosa que cuando se oxida por la vía anaerobia en la que solo se obtienen 2 moles de ATP por mol de glucosa.

Ahora nos es mas importante señalar cual es le mecanismo bioquímico del cambio de una a otra forma.

La clave está en el NADH + H+. En la glucolisis, concretamente en la reacción catalizada por la gliceraldehido-3-fosfato deshidrogenasa se utiliza este coenzima en su forma oxidada (NAD+) y se produce en su forma reducida (NADH + H+). Para que la glucolísis pueda llevarse a cabo con normalidad es imprescindible la reoxidación del coenzima, pues si no fuera así dicha reacción se bloquearía. Hay dos vías, y solo dos, de utilización del NADH + H+, y por tanto de reoxidación hasta NAD+:

a: Por las lanzaderas de NAD+ pasar los equivalentes de reducción a la mitocondria, y allí a la cadena de transporte electrónico. Las enzimas que comienzan las rutas de las lanzaderas tienen una gran afinidad por el coenzima.

b: Mediante la reacción de la lactico deshidrogenasa, pasando pirúvico a lactato. Esta enzima es muy poco afín por el coenzima.

Si ambas rutas se pueden emplear, en un momento dado, la diferencia de afinidades hará que se emplee casi exclusivamente la primera opción. Pero en el caso de que no haya oxígeno presente la vía de las lanzaderas es imposible, al paralizarse la cadena de transporte electrónico (todos los intermediarios quedarán en forma reducida, con hidrógenos, no pudiendo aceptar nuevos equivalentes de reducción). Solo en ese caso se utilizará de forma eficiente la vía del lactato. Esa es la razón por la que se pasa de una a otra forma de utilización de glucosa. Cuando vuelve a disponerse de oxígeno la competencia entre las enzimas por el coenzima vuelve a favorecer a las mas afines, interumpiendose la producción de lactato.

 Bibliografía

 http://www.ugr.es/~gebqmed/lib07b.html 

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