UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE PEREIRA

ESCUELA DE QUMICA

PROGRAMA DE QUMICA INDUSTRIAL

LABORATORIO DE BIOQUMICA.

SESIN # 3:

GLUCLISIS ANAEROBIA: FERMENTACIN ALCOHLICA.OBJETIVOS:

1. Determinar cualitativa y cuantitativamente la velocidad del proceso de fermentacin de varios carbohidratos.

2. Analizar las diferentes velocidades en la fermentacin de mono, di y polisacridos.

3. Comprobar la inhibicin de la ruta metablica ocasionada por el NaF.

MARCO CONCEPTUAL:

La Gluclisis y la Fermentacin Alcohlica.

El metabolismo es un conjunto de procesos acoplados, de los cuales algunos se denominan anablicos y se caracterizan por utilizar energa para producir biomolculas que tienen estructuras cada vez ms elaboradas; por otro lado se encuentran los catablicos, los cuales se caracterizan por producir energa a partir de la degradacin de biomolculas.

Uno de los procesos catablicos de los carbohidratos es la gluclisis, en la cual se degrada una molcula de D-glucosa a dos molculas de piruvato, en un proceso de diez reacciones, en una de las cuales se produce la reduccin de la coenzima dinucletido 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 gluclisis 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 oxgeno y por ende de los destinos metablicos del piruvato, la ruta que este producto final siga siempre ser utilizada para regenerar NAD+.

Destino del piruvato.El piruvato formado en la gluclisis puede tomar tres rutas catablicas alternativas como se muestra en la figura 1:Si las condiciones son aerbicas y en tejidos u organismos aerbicos, la ruta que sigue el piruvato es la ruta central de la grfica siguiente, en este caso se habla de gluclisis aerobia y la coenzima NADH + H+ se reoxida a travs de la cadena respiratoria; en estas condiciones el piruvato se oxida, con prdida de su grupo carboxilo en forma de CO2, dando el grupo acetilo del acetil-coenzima A, que es oxidado seguidamente de manera completa a CO2 por el ciclo del cido ctrico.

Figura 1.Oxidacin de la glucosa hasta productos finales.En condiciones anaerbicas y en tejidos u organismos anaerbicos, las rutas seguidas por el piruvato son las que se presentan a derecha e izquierda de la figura 1, en estos casos se habla de gluclisis anaerobia denominada tambin fermentacin. Las fermentaciones pueden ser diferentes dependiendo del tejido u organismo; en algunos casos como en el msculo, en un ejercicio excesivo o en bacterias cido-lcticas se produce la fermentacin homolctica en la cual el piruvato se convierte en lactato como se observa en la figura 2:

Figura 2: Transformacin del piruvato a lactato.Por otra parte, en otros organismos como en las levaduras Saccharomyces cerevisiae, que se usan para fabricar bebida como la cerveza, el piruvato se descarboxila (pierde CO2), convirtindose en acetaldehdo por accin del enzima piruvato descarboxilasa:

El proceso se complementa con la reaccin que genera el etanol y el agente oxidante (NAD+), requerido por la levadura para continuar haciendo gluclisis y disponer de ATP:

Esta reaccin es promovida por la enzima etanol deshidrogenada, distribuida en todos los organismos, en este caso se habla de fermentacin alcohlica.

Es interesante notar que en ambas fermentaciones el agente reductor es la coenzima en su estado reducido NADH.

En la siguiente figura se resume la gluclisis anaerobia tanto para la produccin de lactato como para la produccin de etanol.

Balances de la glucolisis y de la fermentacin alcohlica.Las rutas de la gluclisis anaerobia con fermentacin homolctica o etanlica, mostradas en la figura anterior, describen nicamente la suerte que siguen los tomos de carbono de la glucosa, pero no dice nada acerca de la energtica de este proceso. En realidad, tanto durante la gluclisis anaerobia, se genera ATP a partir del ADP y del fosfato. Las ecuaciones igualadas de la gluclisis y de la fermentacin alcohlica, incluidas las etapas de conservacin de la energa, son las siguientes:

Es necesario anotar que se denomina gluclisis al proceso que lleva desde la glucosa al piruvato, sin embargo, en algunas reacciones intermedias de este proceso es posible el ingreso de otros monosacridos diferentes a la glucosa, como fructosa, manosa o galactosa, casos en los cuales se habla de gliclisis.En la prctica de laboratorio se pretende observar y cuantificar la velocidad a la cual cierto tipo de levadura es capaz de fermentar diferentes sustratos (mono, di y polisacridos), midiendo la cantidad de CO2 que se va generando en el tiempo:

reaccin = d(cant. CO2)/dtMateriales: Tubos de ensayo iguales

Beaker

Bao mara

Tapones

Agujas de jeringa

Sustancias: Levadura fresca al 5%

Glucosa 10%

Sacarosa al 10% Fructosa al 10%

Agua destilada. NaF (0,5%)

Seccin experimental:a. Adicione a un tubo de ensayo una solucin de glucosa al 10 % hasta las partes del volumen.

b. Coloque el tubo de ensayo en un bao mara a 37 C.c. Por otra parte debe tener listo un tapn de caucho que case perfectamente en el tubo de ensayo y atravesado por una aguja de jeringa desechable. Sobre la parte superior de la aguja conecte una manguera. La manguera debe llegar hasta una probeta llena de agua que se encuentra invertida en un recipiente con agua.

d. Cuando el tubo con la solucin de azcar haya llegado a la temperatura deseada, adicione 2 mL de una suspensin de levadura hidratada.

e. Coloque rpidamente, el tapn de caucho y realice el ensamblaje de todo el sistema.

f. Agite la solucin con el carbohidrato y la levadura.g. Determine el volumen de CO2 producido por el desplazamiento del agua en la probeta, cada cuatro minutos.h. Calcule la velocidad de produccin de CO2 durante 20 minutos.

i. Seale sobre el tubo la longitud de gas producido cada 4 minutos y

j. Repita los pasos (a) hasta (i) con fructosa, sacarosa y almidn, teniendo en cuenta que se duplican los tubos, de tal manera que para cada uno de ellos se adicionan 0,1 mL del inhibidor y a los otros se les adiciona solamente el carbohidrato.k. Registre los datos en la siguiente tabla:Carboh/tiempoGlucosaFructosaSacarosaAlmidn

Sin NaF Con NaFSin NaFCon NaFSin NaFCon NaFSin NaFCon NaF

Tiempo(min) V CO2

4

8

12

16

20

Los residuos obtenidos no son considerados peligrosos Dispngalos por el desage.Resultados y preguntas:a. Con los datos obtenidos en el numeral anterior calcule la velocidad de la reaccin para cada carbohidrato y complete la tabla.

CarbohidratoVel reaccin

Glucosa

Fructosa

Sacarosa

Almidn

b. Escriba la reaccin neta balanceada de la fermentacin de cada uno de los carbohidratos.

c. Segn las ecuaciones del numeral anterior, Dnde ocurrira la mayor produccin de CO2? Est ello de acuerdo con los datos obtenidos experimentalmente?

d. Segn la experiencia cul es el orden de los carbohidratos segn la rapidez en la fermentacin? Cmo se podra justificar?

e. En qu consiste la fermentacin lctica y glicrica? En qu se diferencian de la fermentacin etanlica?