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Nombre de la practica INTERMEDIARIOS METABÓLICOS Objetivo general Reconocer intermediarios y el producto final de un proceso metabólico Objetivos específicos
1. Reconocer algunos intermediarios del proceso de fermentación. 2. Determinar el producto final de la fermentación de la glucosa por la levadura. Fundamento teórico Los intermediarios metabólicos son compuestos esenciales, derivados del metabolismo de los macronutrientes (carbohidratos, proteínas y grasas) que participan en las reacciones de producción de energía. Su aportación en las cantidades necesarias puede limitar el funcionamiento eficiente de las vías metabólicas, por ejemplo en el ciclo de Krebs, la falta de cantidades adecuadas del OKG, limita o lentifica su funcionamiento [ CITATION MTX \l 9226 ]. El metabolismo es la suma de todas las transformaciones químicas que se producen en una célula u organismo. Tiene lugar en una serie de reacciones catalizadas enzimáticamente, que constituyen las rutas metabólicas.
Vías o rutas metabólicas
Catabolismo : fase degradadora del metabolismo en la que moléculas nutrientes orgánicas (glúcidos, grasas y proteínas) se convierten en productos más sencillos [ CITATION Lou11 \l 9226 ]. Anabolismo : fase en la que precursores sencillos se integran en moléculas mucho más grandes y complejas como los lípidos, polisacáridos, proteínas y ácidos nucleicos [ CITATION Lou11 \l 9226 ] La mayor parte de las células y los organismos tienen en común una serie de vías metabólicas centrales que sirven para la síntesis, la degradación y conversión de metabolitos importantes así como para la conversión de energía, todo lo cual se denomina metabolismo intermedio[ CITATION Lou11 \l 9226 ].
ACETIL-COA
El acetil coenzima A (acetil-CoA) es un compuesto intermediario clave en el metabolismo, que consta de un grupo acetilo, de dos carbonos, unido de manera covalente a la coenzima A. El acetil coenzima A se forma en numerosas rutas catabólicas; como lo son la de los carbohidratos, lípidos y proteínas [ CITATION Lou11 \l 9226 ].
Metabolismo de los carbohidratos
La glucosa se metaboliza a piruvato por la vía de la glucólisis, que se efectúa de manera anaerobia (en ausencia de oxígeno), cuando el producto final es lactato. En los tejidos aeróbicos se metaboliza el piruvato a acetil-CoA, la cual entra al ciclo del ácido cítrico para completar la oxidación a CO 2 y H 2 O, relacionado con la formación de ATP en el proceso de fosforilación oxidativa. La glucosa y sus metabolitos también toman parte en otros procesos, como: Conversión al polimérico de almacenamiento glucógeno en el músculo esquelético y el hígado.
Al igual que la acetil-CoA que proviene de la glucólisis, se oxida a CO 2 + H2O por medio del ciclo del ácido cítrico. Es la precursora para la síntesis de colesterol y otros esteroides. En el hígado, forma cuerpos cetónicos (acetona, aceoacetato y 3-hidroxibutirato) que son combustibles importantes durante el ayuno prolongado. Beta oxidación de los ácidos grasos Los ácidos grasos son divididos en fragmentos de dos carbonos que son aceptados por el coenzima A originando acetil-CoA que ingresa en el ciclo de Krebs [ CITATION Lou11 \l 9226 ].
Metabolismo de los aminoácidos
Los aminoácidos son necesarios para la síntesis de proteínas. Algunos deben ser suministrados por la dieta, los aminoácidos esenciales, puesto que no se sintetizan en el cuerpo. El resto son aminoácidos no esenciales que se suministran en la dieta, pero que se forman a partir de intermediarios metabólicos por transaminación, por medio del nitrógeno amino de otros aminoácidos. Después de la desaminación, el nitrógeno amino se excreta como urea, y los esqueletos carbono que quedan después de la transaminación, dado que:
- Se oxidan a CO2 mediante el ciclo del ácido cítrico
- Forman glucosa (gluconeogénesis)
- Forman cuerpos cetónicos. Transaminación y desaminación El grupo α-amino (nitrógeno) de los aminoácidos es separado del esqueleto de carbono, mediante el desarrollo coordinado de la transaminación y la desaminación oxidativa. Durante la transaminación, el grupo α-amino de los aminoácidos proteicos, excepto lisina, treonina y prolina, se transfiere a un cetoácido (esqueleto de carbono), en consecuencia se forma un nuevo aminoácido y se libera el cetoácido correspondiente al aminoácido inicial. Esta reacción es
catalizada por las enzimas aminotransferasas, también llamadas transaminasas, muchas de las cuales utilizan α-cetoglutarato como cetoácido, por lo que tarde o temprano, el grupo amino de todos los aminoacidos es dirigido al glutamato. El piridoxal fosfato (PLP), el cual se forma a partir de la vitamina B6 (piridoxina), es el grupo prostético de las aminotransferasas. El PLP se enlaza a la enzima y al sustrato formando lo que se conoce como base de Schiff. El grupo α-amino es transferido al PLP creándose piridoxamina fosfato transitoriamente, posteriormente el cetoácido aceptor toma el grupo amino de la piridoxamina fosfato, con lo que se genera el aminoácido correspondiente y la piridoxamina fosfato vuelve a su estado original [ CITATION Lou11 \l 9226 ]. Posteriormente, la desaminación oxidativa del glutamato es catalizada por la glutamato deshidrogenasa. Esta enzima alostérica mitocondrial requiere de NAD o NADP como coenzima, es inhibida por el GTP y el ATP, mientras que el GDP y ADP la activan. Así, una disminución del nivel energético incrementa la desaminación. Mediante esta reacción, el glutamato pierde su grupo amino en forma de amonio y libera su esqueleto de carbono como α -cetoglutarato, esto ocurre en ambos sentidos; la glutamato deshidrogenasa tanto desamina al glutamato como lo sintetiza [ CITATION Lou11 \l 9226 ]. PROCESO DE FERMENTACION La fermentación es un proceso metabólico en el cual el aceptor de electrones en un compuesto orgánico y no hay cambio neto en el estado de oxidación del sistema. El proceso más conocido de la fermentación es la alcohólica, en el cual la glucosa es transformada en etanol. Primera fase: la glucosa se transforma en acido pirúvico y en segunda fase: acido pirúvico se transforma en etanol. En la imagen se observa el proceso de como unas levaduras transforman el azúcar en alcohol. La reacción química se describe como la reducción de dos moléculas de Nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+) de NADH (forma reducida del NAD+) con un balance final de dos moléculas de ADP que finalmente por la reacción general mostrada anteriormente se convierten en ATP (adenosín trifosfato). Otros compuestos trazados en menores proporciones que se encuentran presentes tras la fermentación son: el ácido succínico, el glicerol, el ácido fumárico (se puede traducir en la obtención de energía de un microorganismo dando como resultado CO2, alcohol y otras substancias) [ CITATION Rob19 \l 9226 ].
Levadura en fosfato monobásico 100 g/l. Levadura en agua 100 g/l. según su densidad [ CITATION Wik19 \l 9226 ]. Balanza. Incubadora o baño de temperatura constante. Hidróxido de sodio 100 g/l. Dinitrofenilhidrazina solución saturada en Ácido clorhídrico 2M. Piperidina 30 g/l. Ácido tricloroacético 100 g/l. Etanol 10%. Carbonato de sodio. Solución yodo-yoduro 4g en 100 ml de H 2 O. Instrumento recolección de datos Se maneja la observación de cambio de color Pictogramas y normas de seguridad Catecol 0.1% Peligro Toxico Corrosivo Frase R : R24/25 – Tóxico en contacto con la piel y por ingestión. R41 – Riesgo de lesiones oculares graves. R38 – Irrita la piel. R68 – Posibilidad de efectos irreversibles. R40 – Posibles efectos cancerígenos. Frases S: S 36/37/39 – Úsense indumentaria y guantes adecuados y protección para los ojos/la cara. S 26 – En caso de contacto con los ojos, lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico. S 28 – En caso de contacto con la piel, lávese inmediata y abundantemente con… (productos a especificar por el fabricante). S 45 -En caso de accidente o malestar, acúdase inmediatamente al médico (si es posible, muéstresele la etiqueta) S 46 – En caso de ingestión, acúdase inmediatamente al médico y muéstresele la etiqueta o el envase. [ CITATION ROT16 \l 9226 ]
Hidroquinona 0.1% Peligro para el medio ambiente Irritante Frase R: R22 – Nocivo por ingestión. R40 – Posibles efectos cancerígenos. R41 – Riesgo de lesiones oculares graves. R43 – Posibilidad de sensibilización en contacto con la piel. R68 – Posibilidad de efectos irreversibles. R50 – Muy tóxico para los organismos acuáticos. Frases S: S 26 – En caso de contacto con los ojos, lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico. S 36/37/39 – Úsense indumentaria y guantes adecuados y protección para los ojos/la cara. S 61 – Evítese su liberación al medio ambiente. Recábense instrucciones específicas de la ficha de datos de seguridad. [ CITATION ROT16 \l 9226 ] Fosfato di básico de sodio 0,5M Irritante Frases R: R38 – Irrita la piel. Frases S : S 23 – No respirar los gases/humos/vapores/aerosoles (denominación(es) adecuada(s) a especificar por el fabricante). S 28 – En caso de contacto con la piel, lávese inmediata y abundantemente con… (productos a especificar por el fabricante). S 20/21 – No comer, ni beber, ni fumar durante su utilización. S 61 – Evítese su liberación al medio ambiente. Recábense instrucciones específicas de la ficha de datos de seguridad. S 36/37/39 – Úsense indumentaria y guantes adecuados y protección para los ojos/la cara. S 64 – En caso de ingestión, enjuáguese la boca con agua (solamente si la persona está consciente). S 46 – En caso de ingestión, acúdase inmediatamente al médico y muéstresele la etiqueta o el envase [CITATION MEY \l 9226 ]
Hidróxido de amonio Corrosivo Peligro para el medio ambiente Frases R R34 – Provoca quemaduras. Frases S S 26 – En caso de contacto con los ojos, lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico. S 36/37/39 – Úsense indumentaria y guantes adecuados y protección para los ojos/la cara. S 45 -En caso de accidente o malestar, acúdase inmediatamente al médico (si es posible, muéstresele la etiqueta). S 61 – Evítese su liberación al medio ambiente. Recábense instrucciones específicas de la ficha de datos de seguridad. [ CITATION SIG14 \l 9226 ] Sulfato de amonio (^) Frases R R39/25 – Tóxico: peligro de efectos irreversibles muy graves por ingestión. R36/37/38 – Irrita los ojos, la piel y las vías respiratorias. Frases S S 51 – Úsese únicamente en lugares bien ventilados. S 36/37/39 – Úsense indumentaria y guantes adecuados y protección para los ojos/la cara. Sulfito de sodio Irritante Frases R R36/38 – Irrita los ojos y la piel. R20 – Nocivo por inhalación. Frases S S 26 – En caso de contacto con los ojos, lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico. S 36/37/39 – Úsense indumentaria y guantes adecuados y protección para los ojos/la cara.). S 27/28 – Después del contacto con la piel, quítese inmediatamente toda la ropa manchada o salpicada y lávese inmediata y abundantemente con … (productos a especificar por el fabricante). Hidróxido de sodio Frases R
corrosivo R35 – Provoca quemaduras graves. Frases S S 36/37/39 – Úsense indumentaria y guantes adecuados y protección para los ojos/la cara.). S 26 – En caso de contacto con los ojos, lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico. S 45 -En caso de accidente o malestar, acúdase inmediatamente al médico (si es posible, muéstresele la etiqueta). Dinitrofenilhidrazina Nocivo Frases R R1 – Explosivo en estado seco. R22 – Nocivo por ingestión. R36/38 – Irrita los ojos y la piel. Frases S S 35 – Elimínense los residuos del producto y sus recipientes con todas las precauciones posibles. S 36/37/39 – Úsense indumentaria y guantes adecuados y protección para los ojos/la cara.). Ácido clorhídrico corrosivo Frases R R35 – Provoca quemaduras graves. R37 – Irrita las vías respiratorias. Frases S S 26 – En caso de contacto con los ojos, lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico. S 36/37/39 – Úsense indumentaria y guantes adecuados y protección para los ojos/la cara.). S 45 -En caso de accidente o malestar, acúdase inmediatamente al médico (si es posible, muéstresele la etiqueta). S 51 – Úsese únicamente en lugares bien ventilados. Piperidina Frases R R11 – Fácilmente inflamable. R22 – Nocivo por ingestión.
S 36/37/39 – Úsense indumentaria y guantes adecuados y protección para los ojos/la cara. Carbonato de sodio Irritante Frases R R36 – Irrita los ojos. Frases S S 2 – Manténgase fuera del alcance de los niños. S 22 – No respirar el polvo. S 26 – En caso de contacto con los ojos, lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico. S 46 – En caso de ingestión, acúdase inmediatamente al médico y muéstresele la etiqueta o el envase. [ CITATION car16 \l 9226 ] Yodo Frases R R20/21 – Nocivo por inhalación y en contacto con la piel. R50 – Muy tóxico para los organismos acuáticos. Frases S S 23 – No respirar los gases/humos/vapores/aerosoles (denominación(es) adecuada(s) a especificar por el fabricante). S 25 – Evítese el contacto con los ojos. S 61 – Evítese su liberación al medio ambiente. Recábense instrucciones específicas de la ficha de datos de seguridad. S 36/37/39 – Úsense indumentaria y guantes adecuados y protección para los ojos/la cara. Preguntas
1. ¿Por qué el proceso de fermentación es importante para la elaboración de bebidas alcohólicas? = La Fermentación alcohólica es un proceso biológico de fermentación en plena ausencia de oxígeno (- O2), originado por la actividad de algunos microorganismos que procesan los hidratos de carbono para obtener como productos finales: un alcohol en forma de etanol (cuya fórmula química es: CH3-CH2-OH), dióxido de carbono (CO2) en forma de gas y moléculas de adenosín trifosfato (ATP) que consumen los propios microorganismos en su metabolismo celular energético anaerobio. El etanol resultante se emplea en la elaboración de algunas bebidas alcohólicas, tales como el vino, la cerveza, la sidra, el cava, etc [ CITATION Wik20 \l 9226 ]. Además en general los procesos de fermentación Restauran y conservan la flora intestinal. Impiden el crecimiento de microorganismos patógenos y sus toxinas. Ayudan a la conservación de los alimentos, permitiendo que se conserven más tiempo. Los alimentos que han sido sometidos a fermentación láctica ayudan a la digestión de otros alimentos con los que se ingieren [ CITATION CON \l 9226 ]. 2. ¿Qué sucede en los trastornos metabólicos? = Un trastorno metabólico ocurre cuando hay reacciones químicas anormales en el cuerpo que interrumpen este proceso. Cuando esto pasa, es posible que tenga demasiadas o muy pocas sustancias que su cuerpo necesita para mantenerse saludable. Existen diferentes grupos de trastornos. Algunos afectan la descomposición de los aminoácidos, los carbohidratos o los lípidos. Otro grupo, las enfermedades mitocondriales, afectan la parte de las células que producen la energía. Se puede desarrollar un trastorno metabólico si algunos órganos, como el hígado o el páncreas, se enferman o no funcionan normalmente. La diabetes es un ejemplo [ CITATION Med19 \l 9226 ]. La interrupción de una ruta metabólica puede originar diferentes enfermedades como: Deficiencia de testosterona en hombres de edad avanzada (andropausia) Diabetes Diabetes insípida Enfermedad de Fabry Fenilcetonuria (PKU) Gota (hiperuricemia) Hemocromatosis Hiperparatiroidismo Hipertiroidismo
8b5456c07ef2?version=1. Wikipedia. (19 de Noviembre de 2019). Centrifugadora. Obtenido de https://es.wikipedia.org/wiki/Centrifugadora Wikipedia. (05 de Marzo de 2020). Fermentación alcohólica. Obtenido de https://es.wikipedia.org/wiki/Fermentaci%C3%B3n_alcoh%C3%B3lica Diagrama de flujo
Procedimiento
Obtencion de
piruvato y etanol
- Preparar dos tubos de ensayo como se indica en la tabla 1
- Cubrir los tubos con papel de aluminio tratando de evitar la entrada de aire.
- Incubar a 37° durante 90 minutos
- Luego a cada tubo se le adicionan 2ml de ácido tricloroácetico
- Transferir a tubos centrifuga y centrifugar por 10 min.
- Reservar el sobrenadante de cada tubo
Obtencion de
acetaldehído
- Preparar dos tubos de ensayo como se indica en la tabla 2
- Cubrir los tubos con papel aluminio evitando entrada de aire.
3.Incube durante
60 min.
- Transferir a tubos de centrifuga y centrifugar durante 10 min
5. Reservar
sobrenadante de
los tubos.
Reconocimiento de piruvato mediante di nitro fenil hidrazina
- Tomar por separado 2ml de cada tubo (A y B).
- Agregar a cada uno 1ml de di nitro fenil hidrazina, luego mezcle.
- Transferir a los segundos tubos 5 gotas de cada uno de los tubos anteriores.
- Agregar a cada tubo 1ml de hidroxido de sodio y 1ml de H2O.
- Evidenciar la presencia de color rojo, esto indicara que hay piruvato. Reconocimiento de acetaldehido mediante nitro prusiato de sodio
- Transferir por separado a dos tubos de ensayo 2ml de sobrenadante de los tubos A, B, C y D.
- A cada tubo adicionar 0,5ml de solucion de nitro prusiato y 2ml de piperidina acuosa.
3. Agitar y
observar.
Reconocimient
o de etanol
- Transferir a 4 tubos de ensayo (por separado) 2ml de sobrenadante de los tubos A, B, C y D.
- A cada tubo agregar 0,2g de carbonato de sodio.
- Mezclar y llevar a baño de agua hirviendo.
- Agregar poco a poco la solucion de yodo-yoduro, hasta observar coloracion amarilla persistente.
5. Dejar enfriar
- evidentciar la aparicion precipitado persistente y olor de yodoformo (indica presencia de etanol).
