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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIAPASFacultad de ciencias químicasCampus IV (Extensión Ocozocoautla)UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIAPAS
Facultad de ciencias químicasCampus IV (Extensión Ocozocoautla)
Práctica 4“Oxidación de la glucosa”
BioquímicaProfesor: Dra. Ana Cañas Olivia Cañas Urbina
Licenciatura: Químico Farmacobiólogo
Integrantes:
Espinoza López YuridiaGómez Pérez Maritza ElizabethMorales Gonzales Ana Laura
Hernández Nigenda Diana LauraZamayoa Espinosa Aida Patricia
Cuarto semestre
Extensión Ocozocoautla de Espinosa Chiapas,
A 30 de septiembre del 2015
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIAPASFacultad de ciencias químicasCampus IV (Extensión Ocozocoautla)
Introducción.
El proceso a través del cual la energía de la glucosa u otra moléculas
combustibles es capturada por la célula en la forma de ATP se conoce con el
nombre de respiración celular. Se pueden distinguir dos tipos de respiración en la
materia viviente: anaeróbica y aeróbica.
La respiración aeróbica incluye la ruptura de la glucosa a través de una serie de
reacciones en las cuales finalmente interviene el elemento oxígeno. El oxígeno no
reacciona directamente con las moléculas de glucosa en las células vivientes. Sin
embargo es una parte importante en la reacción total de ruptura. Con excepción
de ciertos microorganismos como son algunos tipos de bacterias, la respiración
aeróbica ocurre en células de todos los animales y plantas. La siguiente es una
ecuación general para la respiración aeróbica.
MOLECULA DE COMBUSTIBLE + 02 ------~ FRAGMENTOS DE COMBUSTIBLE
+ H2O + ENERGIA.
Los fragmentos de combustible de la respiración aeróbica son generalmente
anhídrido carbónico. .
La respiración anaeróbica ocurre en ausencia de oxígeno y es típica de muchos
microorganismos. Sin embargo, las células de organismos superiores son también
capaces de llevar a cabo respiración anaeróbica, cuando la cantidad de oxígeno
es limitada. Las células musculares en el hombre, por ejemplo, efectúan
respiración anaeróbica durante los períodos de ejercicio extenuante. El patrón de
respiración anaeróbica se da en la siguiente ecuación :
MOLECULA DE COMBUSTIBLE ------~ FRAGMENTOS DE COMBUSTIBLE +
ENERGIA.
El proceso clave de liberación de energía tanto en la respiración aeróbica como
anaeróbica, es el transporte de electrones desde la molécula de combustibles a un
Práctica 4“Oxidación de la glucosa”
BioquímicaProfesor: Dra. Ana Cañas Olivia Cañas Urbina
Licenciatura: Químico Farmacobiólogo
Integrantes:
Espinoza López YuridiaGómez Pérez Maritza ElizabethMorales Gonzales Ana Laura
Hernández Nigenda Diana LauraZamayoa Espinosa Aida Patricia
Cuarto semestre
Extensión Ocozocoautla de Espinosa Chiapas,
A 30 de septiembre del 2015
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aceptor de electrones. La molécula de combustible se oxida; el aceptor reduce. A
medida que los electrones se transfieren caen desde niveles de energía más altos
a niveles de energía más bajos. La energía que pierden al caer se incorpora a los
enlaces fosfato de alta energía. (González, s.f.)
Las reacciones de óxido-reducción, también conocidas como reacciones redox,
son procesos donde se produce un intercambio de electrones. Para que esta
reacción tenga lugar debe existir una especie que ceda los electrones (reductor) y
otra que los acepte (oxidante). Este tipo de reacciones tienen gran importancia
tanto desde un punto de vista industrial como desde un punto de vista biológico.
Concretamente, en los seres vivos existen algunos procesos metabólicos, como
es el caso de las reacciones químicas de la fotosíntesis y de la respiración celular,
que no son más que secuencias de reacciones redox acopladas (en cascada).
(Herradon & Miranda, 2015).
La entropía es un estado o condiciones no solo de la energía sino también de la
materia. Los organismos aerobios (heterótrofos), extraen energía libre de la
glucosa que obtienen de sus alrededores al oxidarla con O2, que también obtienen
de los alrededores. Los productos finales de este metabolismo oxidativo el CO2 y
H2O se regresan a los alrededores. En este proceso los alrededores sufren de un
incremento en la entropía mientras que el organismo permanece en un estado
estacionario t no presenta un cambio en su orden interno. A pesar de que existe
un cambio en la entropía debido a la desaparición de calor, la entropía también
está relacionada con otro tipo de orden, como es la oxidación de la glucosa.
(Vázquez, 2003)
La oxidación de la glucosa involucra un conjunto de reacciones enzimáticos,
ligadas una de la otra y vigiladas por un estricto control metabólico, todo con el
único fin, de hacer disponible para célula, la energía química contenida en la
glucosa. La reacción global es:
Glucosa CO2+H2O+ATP
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La formación de CO2 + H2O + ATP a partir de la glucosa, se lleva a cabo, porque
existe una disponibilidad de O2 y que aunado a la necesidad de energía, se
inducen los procesos enzimáticos claramente definidos por sustratos y productos,
ellos son: glucólisis, transformación del piruvato en acetil CoA, ciclo de Krebs y
fosforilación oxidativa.
La glucolisis es una secuencia de 10 electrones catalizadas por enzimas, a través
de la cual una molecula de glucosa se convierte en 2 de piruvato con la
producción neta de 2 ATP y la reducción de 2 NAD a 2 NADH. (Voet, Voet &
Pratt, 2009).
El piruvato es un intermediario clave que, según las condiciones de la celula
puede reducirse a lactato u oxidarse y descarboxilarse a acetil Co-A.
Si el piruvato de convierte en lactato que esto se da en condiciones anaeróbicas
en esta ni se porduce ni se consume NADH, y al no haber aceptor electrónico
externo, no hay oxidación neta de la glucosa.
En condiciones aerobicas el piruvato es oxidado y descarboxilado para formar un
grupo acetil, el cual se combina con el Coenzima A para formar acetil CoA y entrar
en el ciclo de Krebs. (Garrido, s.f).
acetil CoA y entrar en el ciclo de Krebs. (Garrido et al, s.f)
Objetivos Demostrar la oxidación química de la glucosa por el oxígeno, haciendo uso
de un indicador redox.
Observar in vitro el comportamiento de la glucosa e investigar basándose
en esto, lo que ocurre en los sistemas biológicos.
Materiales y métodos
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Materiales Vaso de precipitado de 100ml Espátula Agitador Papel PH Glucosa en polvo NaOH Azul de metileno Agua destilada
Métodos y técnicas
Agregar 25ml. De agua destilada
Agregar 5grs. De glucosa hasta
disolverla
Añadir una cantidad igual
a la anterior de NaOH
Verificar el PH de la solución quede
altamente alcalino
Agregar 1 gota de azul de metileno,
agitando la solución
La solución tomara una
coloración azul brillante
Detener la agitación
Repetir la operación dos veces aumentando la
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Resultados
PH de la solución no alcalinaSoluciones PH
Glucosa con agua destilada (agitación constante) 8.8Glucosa con agua destilada (agitación intermitente) 7.6
suero glucosado con agua destilada7.5
PH de la solución alcalinaSoluciones PH
Glucosa con NaOH (agitación constante) 10.5Glucosa con NaOH (agitación intermitente) 10.2suero glucosado con NaOH 10.1
Detener la agitación
Repetir la operación dos veces aumentando la
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Tiempo (min)
glucosa con agitación constate
glucosa con agitación intermitente
color PH color PH 1 – agitar/ 0- sin agitar
0 amarillo 10.5 amarillo 10.2 11 verde claro 10.9 verde claro 10.3 12 verde claro 10.5 verde claro 10.9 13 verde claro 10.5 verde claro 9.6 04 verde claro 10.9 verde claro 9.8 05 verde claro 10.9 verde claro 10 012 verde claro 10.2 verde claro 10.3 114 verde claro 10.2 verde claro 9.3 116 verde claro 10.2 verde claro 9.8 118 verde oscuro 9.8 verde oscuro 9.7 120 verde oscuro 10 verde oscuro 9.2 025 verde oscuro 10.2 verde oscuro 9.7 130 verde oscuro 9 verde oscuro 10.1 0
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0 5 10 15 20 25 309
9.29.49.69.810
10.210.410.610.8
11
variacion del PH en glucosa con agi-tacion constante
tiempo
PH
0 5 10 15 20 25 308
8.5
9
9.5
10
10.5
11
11.5
variación del PH en glucosa con agitacion intermitente
tiempo
PH
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tiempo (min)
Suero glucosado con agitación intermitente color PH 1 – agitar/ 0- sin agitar
0 azul 10.1 11 azul 11.1 12 azul 11.1 13 azul 11.3 04 azul 11.3 05 azul 11.1 012 azul 11.3 114 azul 11.4 116 azul 11.2 118 azul 10.9 120 azul 11 025 azul 11.1 130 azul 10.9 0
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0 5 10 15 20 25 30 359
9.5
10
10.5
11
11.5
12
variacion del PH en suero glucosado con agitacion intermitente
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Discusión:
Fleming en el 2014 nos dice que la demostración de la oxidación de la glucosa es
una de las demostraciones de química más conocida, en donde se puede estudiar
la cinética de reacción.
Básicamente en la teoría esta demostración se explica en un matraz que contiene
un líquido, que consiste en una solución alcalina de glucosa y azul de metileno,
tornando de incoloro a azul; después de agitarse. El consiguiente aumento de la
concentración de oxígeno disuelto oxida la forma incolora del colorante de nuevo
(forma reducida) a la forma azul (forma oxidada), hasta que la glucosa reduce una
vez más (mar sureste, 2011).
Cosa que no sucedió en nuestro experimento, ya que no torno de azul a incoloro.
La pregunta ahora ¿Qué sucede en la reacción? ¿Porque que no torno a
incoloro? ¿Habría suficiente concentración de oxígeno disuelto?
Esta reacción de reducción-oxidación se conoce comúnmente como una reacción
redox. En una reacción redox del número de oxidación de los átomos se cambian.
Esto puede ser un proceso redox simple tal como la oxidación de carbono para
producir dióxido de carbono, o puede ser un proceso complejo tal como la
oxidación del azúcar en el cuerpo humano a través de una serie de procesos de
transferencia de electrones muy complejas (Harper, 2008)
La reacción que debió suceder en este experimento es la siguiente; la glucosa
(un aldohexosa) en una solución alcalina se oxida lentamente por el oxígeno,
formando ácido glucónico:
Se oxida a O2
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En presencia de hidróxido de sodio, (KOH) que es un compuesto inorgánico y
"base fuerte" y utilizada en este experimento como un nucleófilo, que sirvió como
una fuente de OH- para atacar a la enlaces polares del azul de metileno. La
velocidad del azul de metileno en la reacción actúa como un agente de
transferencia de oxígeno, cuando existe oxígeno presente en la solución toma una
coloración azul brillante; cuando el oxígeno se agota el indicador sufre una
reducción, y la solución se torna incolora. Como la glucosa se oxida por el oxígeno
disuelto, el azul de metileno en sí se reduce, formando el metileno incoloro blanco,
y el color azul desaparece de la solución (Baker, 2006). Se encontró que la
constante de velocidad para este paso de primer orden es de aproximadamente
2,3 × 10 -3 min -1 con respecto a la concentración total de azúcar en las
condiciones utilizadas para tornarse a incoloro, por ejemplo 0.184 M de glucosa,
pH 13,3, 25 ° C (Anderson, et al., 2012).
Entonces podemos decir que debido al efecto de la concentración de glucosa y
azul de metileno afecto la realización del cambio de azul a incoloro aunque esta
estuviera en constante o ausencia de agitación. Pudimos obtener la reducción de
la glucosa pero no la forma oxidada, debido a lo mencionado antes. Podemos
confirmar con lo que nos mencionaba Harper en el 2008 sobre la reacción
química puede ocurre a diferentes velocidades dependiendo a la temperatura o la
concentración, o la introducción de un catalizador, pueden alterar estos. Aunque el
cambio de la naturaleza de los reactivos es decir si estaban o no caducados no
afectaba a esto; ya que se realizó una prueba con suero glucosado en condiciones
perfectas y no sucedió el cambio a incoloro. La concentración de la solución vario
muy poco, es decir se encontraba altamente alcalino, deducimos entonces que fue
la concentración de glucosa y de azul de metilo por el cual no se llevara acabo
este cambio.
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CONCLUSIONES:
En conclusión, la glucosa puede oxidarse tanto biológica como químicamente, cuando sucede biológicamente entonces significa que estamos hablando de metabolismo, oxidar la glucosa para así obtener energía, pero para ello se necesitan enzimas cumpliendo la siguiente reacción.
, químicamente, en una reacción redox esto no es posible, si, se puede oxidar la glucosa pero no para obtener energía, si no para convertirlo en un ácido glucónico, el azul de metileno sirve como agente de transferencia de oxígeno reduciéndose, y el NaoH alcaliniza la disolución para tener la óptima condición de la oxidación de glucosa.
Cuestionario
1.- Define una oxidación.
La oxidación es una reacción química donde un elemento cede electrones, y por lo
tanto aumenta su estado de oxidación.
Perdida de electrones (o aumento en el número de oxidación).
2. Define una reducción. La reducción es el proceso electroquímico por el cual
un átomo o un ion ganan electrones. Implica la disminución de su estado de
oxidación. Este proceso es contrario al de oxidación
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Ganancia de electrones (o disminución en el número de oxidación).
3. Escribe un texto de máximo 100 palabras explicando qué es la glucólisis (rxs, enzimas, DG, regulación)
Vía metabólica encargada de oxidar la glucosa a piruvato y así, obtener energía
para la célula, regulada por la insulina, cuando la glucosa entra en la célula la
hexoquinasa convierte a la glucosa en glucosa-6-fosfato, luego comienzan una
serie de reacciones hasta llegar a la reacción 5, donde después obtener
dihidroxiacetona fosfato y Gliceraldehido-3-fosfato por la aldosa, siguen
reaccionando hasta llegar hacer piruvato por acción del piruvatoquinasa, siendo un
total de 10 reacciones con 10 enzimas, y una producción de 10 ATP, 2 NADH y 4
De ATP por glucosa.
4. ¿Qué destinos puede tener el piruvato?
Puede transformarse a acetaldehído (Fermentación alcohólica), a lactato
(Fermentación láctica) y a acetil-CoA (al ciclo de Krebs). Las primeras dos se dan
en condiciones anaerobias y la tercera en condición aerobia.
5.- ¿Qué es la fermentación?
Es un proceso catabólico (rompimiento de compuestos complejos a compuestos
sencillos) oxidativo (intercambio de electrones) de cuyo resultado obtendremos un
compuesto orgánico. El producto final varía según el sustrato.
6.- ¿Qué es la respiración?
Conjunto de mecanismos por los cuales las células toman oxigeno (O2) y eliminan
el dióxido de carbono (CO2) que producen. Puede dividirse en cinco sucesos
funcionales importantes:
A) ventilación alveolar
B) hematosis o intercambio de gases
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C) transporte de gases
D) difusión de gases
E) respiración real
7. Explica ¿por qué se dice que la reacción experimentada se ve favorecida a un pH alcalino? Ya que el pH es importante para favorecer la ruta metabólica que lleva a la
producción de ácido glucónico ya que se produce casi exclusivamente en medios
alcalinos. Además de que reaccionan rápidamente con el oxígeno.
8. Explica la diferencia que hay entre la oxidación de glucosa con oxígeno molecular observada en ésta práctica y la oxidación observada en la práctica 2
En la 2 al ser biológica, la oxidación de glucosa genera energía, Las levaduras son
organismos anaeróbicos facultativos, que significa que pueden vivir sin oxígeno.
Cuando hay oxígeno lo utilizan para la respiración, es decir para oxidar la glucosa
completamente y así obtener ATP. En cambio, en esta práctica el resultado fue
gluconato o ácido glucónico, no energía, oxidando la glucosa siendo este un
proceso redox y no una reacción biológica.
9.- ¿Qué destinos puede tener la glucosa?
De acuerdo al tejido que pertenezca, la glucosa sigue distintos caminos:
* En el musculo se fosforila para dar glucosa-6-fosfato
* Exceso de glucosa forma glucógeno
*en situación contraria la glucosa se degrada produciendo ácido pirúvico
* En condiciones de baja concentración de O2, se transforma en ácido láctico
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* En condiciones aerobias, la glucosa se oxida hasta CO2 y agua
10.- ¿Cuáles son las dos principales formas de oxidación de la glucosa?
*glucolisis
*transformación del piruvato en acetil CoA
*ciclo de Krebs
*formación de lactato
*glucogénesis
*vías de las pentosas fosfatos.
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