Cuantificación de la respiración aerobia por colorimetría en semillas

1. Introducción        

“El término de respiración se utiliza para describir los procesos en los que los metabolitos celulares son oxidados y los electrones son transferidos a través de una serie de transportadores de electrones de O2” (Azcón-Bieto & Talón, 2008)

La respiración aerobia es un tipo de metabolismo energético en los que los seres vivos extraen la energía de moléculas orgánicas, oxidando estas moléculas para la producción de agentes reductores y energía. La ecuación general de la respiración es la siguiente: CGH12O6 + 602                             6CO2 + 6H2O + energía (ATP)[pic 1]

Las plantas   realizan este proceso en   todos los órganos, y el organelo celular involucrado finalmente en el proceso aerobio es la mitocondria, para este proceso y facilitar el estudio del mismo, la respiración aerobia se dividió en las siguientes 4 etapas: 1. Glucolisis 2. Descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico 3. Ciclo de Krebs 4. Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa.

La energía producida al final de este proceso es requerida para distintos procesos celulares como la síntesis, mantenimiento celular, transporte, etc. La producción de ATP y de equivalentes reductores varían demasiado de tejido a tejido, así como del estado de la planta y de los diferentes factores ambientales a los que este expuesta la misma.

1. Objetivo(s)

• Analizar cuantitativamente el CO2 liberado en las semillas
• Observa cómo actúa la respiración anaerobia en las semillas

1. Resumen

Para el correcto desarrollo de esta práctica se procedió a seguir los pasos estipulados en la guía, comenzando por dejar remojando las semillas de cebada una hora antes de comenzar la práctica de laboratorio, tomando el dato del peso de los tres grupos de 25 semillas, anotando los resultados de estos pesos. Después se procedió a hacer un paquete de 25 semillas con la gasa y amarrando este con hilo, introduciéndolo en un tubo de comparación con 10 ml de BaOH, sin llegar a tocar este. Después se colocaron 4 tubos de comparación, cada uno a 4 diferentes temperaturas, ambiente, 5ºc, 18ºc y 40ºc, dejándolos una hora. Después de que haya transcurrido la hora sacar las semillas rápidamente y tapar los tubos. Titular el contenido de CO2 de cada tubo tomando 5 ml de la solución de BaOH. Agréguele 5 gotas de fenolftaleína, y titule con HCL 0,1 N hasta que desaparezca la coloración rosa. En ese momento el Ph debe ser aproximadamente de 8.5. Anotar la cantidad de ácido utilizado en la titulación. Repetir el mismo procedimiento con cada uno de los tubos incluyendo el control en el que se mide la cantidad posible de CO2 tomado del ambiente y que debe ser restado a cada uno de los tubos (tratamientos), obteniendo así la cantidad exacta de HCl equivalente al CO2 desprendido por las semillas. Reemplazar los valores en la siguiente ecuación: D   x    N    x   P  =  mgr de CO2

1. Metodología

[pic 2]

1.  Resultados

Tabla 1: Datos obtenidos para         los miligramos de CO2

1. Análisis de resultados

Para la germinación del embrión es necesario la disponibilidad de oxígeno. Este oxígeno es empleado por el embrión para llevar a cabo la respiración, que se puede dividir en cuatro fases:

Fase I: La semilla se comienza a hidratar y comienza la respiración

 Fase II: Comienza la glucolisis, y con ella la fermentación láctica y alcohólica, provocando un aumento en la producción de CO2. Esta fase es de respiración anaerobia, todavía independiente del O2.

- Fase III: La glucolisis aumenta enormemente, y comienza el ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones mitocondrial. Esta es la fase de respiración aerobia, es decir, dependiente de O2.

Fase IV: Desciende la respiración y envejecen los cotiledones.

Para el proceso de germinación es necesario la elongación de coleptilos. La elongación de los coleoptilos para poder alcanzar la superficie, supone un importante gasto energético. No obstante, el metabolismo de estas estructuras debe adaptarse a la ausencia de oxígeno, para poder obtener suficiente ATP para su crecimiento. Cuando el oxígeno es limitado, la respiración mitocondrial se ve afectada negativamente, y el NADH por la vía glicolítica se vuelve a oxidar por la vía fermentativa produciendo principalmente lactato y etanol. La fermentación láctica consiste en la reducción de piruvato en ácido láctico para oxidar NADH, que pasará a ser NAD+. El lactato se produce principalmente por acción del lactato deshidrogenasa (LDH)

A concentración de CO2 medida durante la temporada cálida de almacenamiento fue hasta 3% mayor que la medida durante la temporada de frio. La enzima piruvato descarboxilasa no consume O2, sin embargo, produce CO2 que se añadirá al sumatorio producido por la vía aerobia.

El piruvato libera un CO2 por la acción de la piruvato descaboxilasa pasando a acetaldehído que deshidrogena por medio del NADH+H* que pasa a NAD* quedando como etanol. No obstante, las vías fermentativas solamente rinden dos moléculas de ATP, mientras que la vía aerobia rinde hasta 38 moléculas de ATP. Por esta razón, en condiciones de anoxia e hipoxia, la síntesis de proteínas se centra principalmente en la producción de esas enzimas necesarias para el metabolismo de carbohidratos y la vía fermentativa, por ejemplo, la ADH

1. Conclusiones

• Se pudo analizar cuantitativamente la cantidad de CO2 liberada por las semillas
• Se pudo observar como la temperatura afecta la tasa de liberación de CO2 en las semillas

1. Cuestionario

1. Realice una breve descripción de la tasa respiratoria en las semillas, antes, durante y después de la germinación:  Para que el proceso de germinación, es decir, la recuperación de la actividad biológica por parte de la semilla, tenga lugar, es necesario que se den una serie de condiciones ambientales favorables como son: un sustrato húmedo, suficiente disponibilidad de oxígeno que permita la respiración aerobia y, una temperatura adecuada para los distintos procesos metabólicos y para el desarrollo de la plántula. La absorción de agua por la semilla desencadena una secuencia de cambios metabólicos, que incluyen la respiración, la síntesis proteica y la movilización de reservas. A su vez la división y el alargamiento celular en el embrión provoca la rotura de las cubiertas seminales, que generalmente se produce por la emergencia de la radícula.

En el proceso de germinación podemos distinguir tres fases: Fase de hidratación: La absorción de agua es el primer paso de la germinación, sin el cual el proceso no puede darse. Durante esta fase se produce una intensa absorción de agua por parte de los distintos tejidos que forman la semilla. Dicho incremento va acompañado de un aumento proporcional en la actividad respiratoria.

Fase de germinación: Representa el verdadero proceso de la germinación. En ella se producen las transformaciones metabólicas, necesarias para el correcto desarrollo de la plántula. En esta fase la absorción de agua se reduce considerablemente, llegando incluso a detenerse.

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