METABOLISMO

PRÁCTICA 8: FERMENTACIÓN DE LA GLUCOSA Y RESPIRACIÓN AERÓBICA EN EUCARIOTES

En esta práctica se realizarán pruebas para verificar qué metabolismo ocurre en levaduras, un hongo unicelular, en distintas condiciones. Se usarán dos formas de saber si están ocurriendo procesos metabólicos: mediante un marcador de reacciones de oxido-reducción, y mediante la observación directa de la formación de gases.

MARCO TEÓRICO

Así como la fotosíntesis evolucionó distintas veces, la fermentación también. Es decir que todos los distintos organismos que realizan fotosíntesis o que realizan fermentaciones no descienden del mismo antepasado. En el caso de la fotosíntesis en el componente teórico se verán las diferencias entre los distintos grupos de eucarya y de bacteria que realizan fotosíntesis. En la fotosíntesis anoxigénica básicamente diferencias en el donante externo de electrones, y en la fotosíntesis oxigénica diferencias en los pigmentos. Las fermentaciones de arquea, bacteria y eukarya, son mucho más diversas: son muchos los diferentes compuestos orgánicos a partir de los cuales se puede realizar fermentación, muchas las vías posibles de oxidación y muchos los productos de desecho que pueden producirse. Todo depende de cada organismo en particular: la fermentación específica que realiza cada organismo fermentador depende de su historia evolutiva (de sus antepasados) y de las condiciones en que tenía y tiene que llevar a cabo la fermentación.

En cuanto a la respiración aeróbica, en bacteria y arquea evolucionó diversas veces, pero todos los eucariotes hacen el mismo tipo de respiración aeróbica pues todos tienen el mismo tipo de mitocondrias (excepto unos que carecen de ellas), las cuales evolucionaron de una bacteria endosimbiótica.

La fermentación de la glucosa es una serie de reacciones de oxidación que producen, en uno de sus pasos, NADH el cual a su vez, reduce el producto final de la serie de oxidaciones, el ácido pirúvico, produciendo ácido láctico o etanol y CO2. Cuando el NADH reduce el ácido pirúvico se convierte en NAD+, el cual vuelve a usarse para producir NADH. El que la fermentación sea etílica o láctica depende del organismo: nuestras células musculares, las bacterias usadas para producir yogurt y queso y muchos otros microorganismos hacen fermentación láctica, mientras que las levaduras, otros hongos y muchos otros microorganismos hacen fermentación alcohólica. En estas fermentaciones el ATP se produce por fosforilación de sustrato, es decir que durante algunas de las oxidaciones se agregan grupos fosfato a los compuestos producidos, los cuales luego vuelven a liberarlos reaccionando con ADP y produciendo ATP.

La respiración aeróbica es mucho más compleja. La que ocurre en las mitocondrias inicia con el ácido pirúvico, que ha sido transportado a la matriz mitocondrial, a partir del cual entonces se inicia una serie cíclica de reacciones de oxidación: el ciclo de Krebs. Durante el ciclo de Krebs se produce CO2 como producto de desecho, y se produce NADH que va a ser el donante inicial de electrones para el transporte de electrones en la membrana de la cresta mitocondrial, transporte del cual el O2 va a ser el aceptor final. Este transporte de electrones es que va a crear el gradiente electroquímico de protones que a su vez va a activar las ATPasas de las crestas mitocondriales. Este proceso, como todos los demás metabolismos, lo verán detalladamente en sus clases teóricas.

Algunas células, como nuestras células musculares, o algunos organismos, como la levadura, pueden realizan ambos metabolismos: respiración anaeróbica o fermentación. Cuando no hay suficiente O2 para que se realice la respiración aeróbica, entonces se sigue haciendo glucólisis (oxidación de la glucosa) pero entonces el ácido pirúvico no se transporta a la mitocondria sino que se reduce, produciendo ácido láctico en las células musculares, o etanol en las levaduras. Algunos textos dan la idea de que la glucólisis es respiración anaeróbica, pero esto no es correcto. Simplemente la glucólisis son las reacciones de oxidación a partir de la glucosa, con ácido pirúvico como producto final. Las respiraciones anaeróbicas son metabolismos de algunas arqueas y algunas bacterias en los cuales también hay producción de ATP por gradiente de protones, donde los compuestos orgánicos se oxidan completamente hasta CO2, y donde el aceptor final de electrones no es el O2 sino otro compuesto.

CUESTIONARIO PARA EL PREINFORME

1. Elabore un cuadro que explique las diferencias y semejanzas entre fermentación, respiración anaeróbica y respiración aeróbica.

2. Elabore un diagrama de los pasos de la fermentación etílica y de la láctica.

3. Elabore un diagrama detallado del transporte de electrones a través de la membrana de las crestas mitocondriales.

4. Elabore un diagrama completo del ciclo de Krebs.

5. Elabore un diagrama de una mitocondria que indique donde ocurren el transporte de electones y el ciclo de Krebs.

6. Averigüe qué es y qué color presenta el azul de metileno cuando se reduce.

PROCEDIMIENTOS

MATERIALES PARA TODOS LOS MONTAJES

Instrumental Soluciones y Reactivos Material biológico

• 11 tubos de ensayo

• 1 Gradilla

• 1 Beaker de 600 ml

• 1 Agitador

• 2 probetas de 25 ml

• Tapones

• Termómetro

• 1 Pinzas de madera

• 4 Beakers de 600 ml Glucosa 15%

Glucosa 10%

Glucosa 5%

Azul de metileno

Agua destilada

Solución de glucosa 15%

Solución de glucosa 10%

Solución de glucosa 5%

Agua destilada Suspensión de levadura 10%

Suspensión de levadura 5%

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