BIOENERGÉTICA

BIOENERGÉTICA I.

INTRODUCCIÓN:

II.

Durante los primeros 2000 millones de años de vida en la tierra, la atmósfera se encontraba formada en su mayoría por moléculas reducidas. En este espacio de tiempo, la tierra, se encontraba poblada con organismos anaerobios, estos capturaban y utilizaban la energía mediante procesos metabólicos sin la necesidad del oxígeno, como la glucólisis y la fermentación. Tiempo después aparecieron las cianobacterias, microorganismos que realizaban el proceso fotosintético en el que las moléculas de agua se dividían y se lograba liberar oxígeno molecular. Sin la capacidad para utilizar el oxígeno, estos organismos solo lograban extraer una muy baja cantidad de energía proveniente de los alimentos y los expulsaban como ácido láctico y etanol. Por otro lado los organismos que incorporaban oxígeno en su metabolismo lograban oxidar por completo estos compuestos hasta Co2y H2O, este proceso nos da un porcentaje mucho mayor de contenido energético. Estos fueron los primeros aeróbios de la tierra. (Karp, 2009) La respiración celular es un proceso importantísimo que se da en las células vivas. Está constituida por reacciones de óxidoreducción, permitiendo la obtención de energía mediante la degradación de una sustancia orgánica (glucosa). (Carlotte, 1992). La respiración celular es un proceso catabólico en el cual la energía que se contiene en las sustratos son usados como combustible y se libera de manera controlada. Buena parte de la energía libre que es desprendida en esta reacción exotérmica es incorporada a la molécula de ATP que puede ser utilizada en los procesos endotérmicos (anabolismo). Existen dos tipos de respiración, una es la respiración aeróbica, que hace uso del O2como aceptor último de los electrones desprendidos de las sustancias orgánicas oxidadas, es la forma más extendida, propia de una parte de las bacterias y de los organismos eucariontes. En la respiración anaeróbica no interviene el oxígeno sino que se emplean otros aceptores finales de electrones, es propia de procariotas. (Gama, 2004) La fermentación es un proceso catabólico oxidativo de cuyo resultado obtenemos un compuesto orgánico. El producto final varía según el sustrato. En los seres vivos, la fermentación es un proceso anaeróbico donde no interviene el proceso de respiración celular. Son propias de microorganismos, como las bacterias y las levaduras. Las fermentaciones pueden ser naturales, cuando las condicionea ambientales permiten la interacción de los microorganismos y los sustratos orgánicos necesarios o pueden ser artificiales, cuando el hombre favorece estas condiciones. MATERIALES Y MÉTODOS: Acción de las deshidrogenasas en respiración celular:  Levadura muerta y levadura viva.  Azul de metileno diluido.

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Lactato Ringer. Vaselina líquida. Tubos de ensayo. Pipetas graduadas. Gotero.

Para esta práctica se utilizaron tres tubos para demostrar la acción de las deshidrogenasas en la respiración celular, al primer tubo se le añadió 3 mL de levadura viva, 10 gotas de lactato Riger y 3 mL de azul de metileno diluido; al segundo tubo se le añadió 3 mL de levadura muerta, 10 gotas de lactato Ringer y 3 mL de azul de metileno; al tercer tubo solo se le añadió levadura viva y azul de metileno diluido. Respiración celular       

Agua cal. Semillas germinadas de frejol. Azul de metileno diluido. Balón de fondo plano. Tapón. Manguera. Vaso de precipitación.

Para esta práctica se pusieron las semillas germinadas de frejol en un balón de fondo plano, además se le adicionó un pequeño tubo en el que contenía agua cal, se le puso un tapón al balón y se le conectó mediante una manguera a un vaso de precipitación que contenía azul de metileno diluido. Fermentación:        

Termómetro. Jugo de uva. Levadura. Aguacal. Termo de 1 Lt. Manguera. Vaselina. Vaso de precipitación.

Se puso el jugo de uva en el termo de 1 Lt añadiéndose la levadura, luego se tapó bien y se le selló con vaselina, se le conectó a una vaso de precipitación en el cual contenía aguacal y se le adicionó un termómetro en la tapa del termo. III.

RESULTADOS: Acción de las deshidrogenasas en respiración celular:

TUBO

TUBO

TUBO

Fig 1. Se demostró mediante tres tubos en las cuales se le añadieron distintos componentes. El tubo 1 contenía la enzima viva (levadura), sustrato (lactato de Ringer) e indicador de óxido-reducción (azul de metileno diluido), en este tubo podemos observar una notable variación del color indicándonos que hubo reacción; el tubo 2 contenía la enzima muerta, sustrato e indicador de óxido-reducción, en el tubo 2 no se obtuvo reacción ya que la enzima estuvo desnaturalizada y no puede catalizar la oxidación del lactato para dar piruvato; al tubo 3 solo contenía la enzima, el indicador de óxido reducción y la vaselina, en el tubo 3 no hubo reacción ya que solo contenía la enzima pero no el sustrato. Respiración celular:

Fig2. Se colocó semillas germinadas de frejol, el azúcar se encuentra en el almidón se hidroliza para convertirse en glucosa. Se consume oxígeno y se expulsa CO2, éste reacciona con el agua de cal y forma CaCO 3. Se forma un vacío ya que se consume oxígeno y el CO 2 reacciona con el agua de cal creando una presión negativa dentro del balón permitiendo el ascenso del azul de metileno.

Fermentación:

Fig 3. Termo conteniendo jugo de uva con levadura, en la parte superior está conectado un termómetro. IV.

DISCUSIÓN La respiración celular es el conjunto de reacciones bioquímicas por las cuales determinados compuestos orgánicos son degradados completamente, por oxidación, hasta su conversión en sustancias inorgánicas, proceso que rinde energía aprovechable por la célula. Los substratos habitualmente usados en el proceso son la glucosa, otros hidratos de carbono, ácidos grasos, incluso aminoácidos, cuerpos cetónicos u otros compuestos orgánicos. En los animales estos combustibles pueden provenir del alimento, de los que se extraen durante la digestión, o de las reservas corporales. En las plantas su origen pueden ser asimismo las reservas, pero también la glucosa obtenida durante la fotosíntesis. La respiración celular, como componente del metabolismo, es un proceso catabólico, en el cual la energía contenida en los substratos usados como combustible es liberada de manera controlada. Durante la misma, buena parte de la energía libre desprendida en estas reacciones exotérmicas es incorporada a la molécula de ATP (o de nucleótidos trifosfato equivalentes), que puede ser a continuación utilizada en los procesos endotérmicos, como son los de mantenimiento y desarrollo celular (anabolismo) La oxidación de los diferentes compuestos utilizados sigue rutas metabólicas que suelen confluir en el Acetil-CoA, para continuar degradándose en la mitocondria (en las células eucariotas) mediante los siguientes procesos clave: Etapas Ciclo de los ácidos tricarboxílicos o ciclo de Krebs. Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa del ADP a ATP. Como consecuencia de los procesos mencionados, los electrones cedidos por los substratos oxidados son recibidos por una substancia que actúa como aceptor de dichos electrones. Respiración aeróbica: Hace uso del O2 como aceptor último de los electrones desprendidos de las sustancias orgánicas oxidadas. Por ejemplo, a partir de la glucosa o de ácidos

grasos, los productos resultantes consiten, exclusivamente, en H2O, formada a expensas del O2 aceptor, y en CO2, ambos compuestos inorgánicos. Es la forma más extendida, propia de una parte de las bacterias y de los organismos eucariontes, cuyas mitocondrias derivan de aquéllas. Se llama aerobios a los organismos que, por este motivo, requieren O2. Respiración anaeróbica: No interviene el oxígeno, sino que se emplean otros aceptores finales de electrones, muy variados, generalmente minerales y, a menudo, subproductos del metabolismo de otros organismos. La respiración anaeróbica es propia de procariotas diversos, habitantes sobre todo de suelos y sedimentos, y algunos de estos procesos son importantes en los ciclos biogeoquímicos de los elementos. No debe confundirse la respiración anaerobia con la fermentación, que es una oxidación-reducción interna a la molécula procesada, en la que los electrones que ceden energía quedan albergados, finalmente, en un compuesto todavía orgánico, como puede ser el caso del ácido láctico durante la fermentación láctica. (Rodríguez, 2006) La fermentación es un proceso catabólico oxidativo (intercambio de electrones) de cuyo resultado obtenemos un compuesto orgánico. El producto final varía según el sustrato. En los seres vivos, la fermentación es un proceso anaeróbico donde no interviene el proceso de respiración celular. Son propias de los microorganismos, como las bacterias y las levaduras. Aunque bajo ciertas condiciones este proceso puede darse en el tejido muscular de los animales, esto ocurre cuando hay insuficiencia de oxígeno a las células musculares. Bajo estas circunstancias se produce ácido láctico, el cual se acumula en nuestros músculos y es el causante de dolor. La fermentación puede ser en presencia de cantidades limitadas de oxígeno, esto se conoce como una oxidación aeróbica incompleta. Un ejemplo del producto obtenido por este tipo de fermentación es el 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 necesarios o pueden ser artificiales, cuando el hombre favorece estas las condiciones. El proceso de fermentación es importante en la industria para convertir granos a bebidas alcohólicas (el mosto en vino y la cebada en cerveza). Además, convierte carbohidratos en CO2, esto es para hacer pan. (Serrano, 2001) V.

BIBLIOGRAFÍA: CHARLOTTE, Avers. Biología celular. 2 ed. México: Iberoamericana, 1992. p. 61-81. Gama, F. Ma de A. (2004). Biología , Biogenésis y microorganismos. Edit. Pearson, Prentice Hall. 2da Reimpresión. México.

KARP, Gerald. Biología celular y molecular. 5 ed. México: McGraw Hill, 2009. p.179-185. Rodriguez, C. (2006). Respiración celular y fermentación . Biol3101, 8-13. Serrano, Y. (13 de Julio de 2001). El proceso de fermentación. Obtenido de http://facultad.bayamon.inter.edu/: http://facultad.bayamon.inter.edu/yserrano/microbiologia %20industrial/Proceso%20de%20fermentacion.pdf