Respiración celular

1. Respiración celular Laboratorio 8 BIOL 3051L

2. Objetivos • Entender que es la respiración celular, su importancia y los pasos principales de la misma. • Diferenciar entre la respiración aeróbica y la anaeróbica. • Diferenciar entre la fermentación láctica y alcohólica, y conocer sus aplicaciones.

3. Objetivos • Entender como ocurre la fermentación alcohólica al usar distintos carbohidratos. • Medir la respiración aeróbica en varios organismos. • Conocer como se lleva a cabo una titilación.

4. Respiración • La respiración celular es una serie de reacciones por las cuales la célula degrada moléculas orgánicas y produce energía. • Usualmente: C6H12O6 C O2 + H2O + Energía (ATP) glucosa

5. Respiración (cont) • ATP ADP • La respiración celular sigue distintas rutas dependiendo si en la célula hay oxigeno o no. • Respiración aeróbica (oxigeno), Respiración anaeróbica (sin oxigeno) • En ambos primero ocurre glucólisis

6. Glucólisis • Ocurre en citoplasma • Todos los organismos vivos llevan a cabo la glucólisis Glucosa + 2Pi + 2ADP +2NAD+ 2 Ácidos pirúvicos + 2ATP + 2NADH + 2H+

7. Glucólisis (cont) • En ausencia de oxígeno, luego de la glucólisis, se lleva a cabo la fermentación (respiración celular anaeróbica) • Bacterias (respiración celular anaerobia) • Humanos (respiración celular aeróbica y anaeróbica)

8. Respiración celular aeróbica • Es el conjunto de reacciones en las cuales el ácido pirúvico producido por la glucólisis se transforma en CO2 y H2O (36 ATP) • Eucariota (mitocondria: ciclo de Krebs y cadena de transporte de electrones)

9. Mitocondria Mitocondria :ciclo de Krebs y cadena de transporte de electrones

10. Cadena de transporte de electrones • Es un sistema multienzimático ligado a membrana que transfiere electrones desde moléculas orgánicas al oxígeno. • Los electrones producidos en glucólisis y en el ciclo de Krebs, pasan a niveles mas bajos de energía y se libera energía que se usa para formar ATP.

11. Cadena de transporte

12. Respiración celular anaeróbica • Ocurre en células que no tienen oxigeno • Menos eficiente pues solo produce 2 ATP • Existen dos tipos: • Fermentación láctica • Fermentación alcohólica

13. Fermentación láctica • Ácido pirúvico + NADH + H+ ácido láctico + NAD+ • Ocurre en algunas bacterias: aprovechando esta propiedad se produce yogurt, crema agria y quesos. • Algunos protozoarios • Músculo esqueletal humano (cuando hay deficiencia de oxígeno), la acumulación de ácido láctico causa el dolor característico.

14. Fermentación láctica Yogurt

15. Fermentación alcohólica • Ocurre en levaduras, otros hongos y algunas bacterias, produciendo alcohol (etanol) y CO2. Se usa para obtener varios alimentos como el pan, la cerveza y el vino. Ácido pirúvico acetaldehído + CO2 Acetaldehído + NADH + H+ etanol + NAD+

16. Fermentación alcohólica Cerveza Vino Pan

17. Resumen (Respiración)

18. Diferencias entre respiración celular aeróbica y anaeróbica • La diferencia básica es la cantidad de moléculas de ATP que se producen. • En la respiración celular anaeróbica, los hidrógenos (electrones) pasan al piruvato para formar el ácido láctico y el etanol, mientras que en la aeróbica, los hidrógenos pasan a la cadena de transporte de electrones para formar ATP

19. Diferencias entre respiración (cont) • En la respiración aeróbica, el piruvato, al pasar por el ciclo de Krebs, produce hidrógenos adicionales que pasan también a la cadena de transporte de electrones para formar ATP. • Por lo anterior, en la respiración aeróbica se termina con 36 ATP mientras que en la anaeróbica se extraen 2 ATP

20. Ejercicio 1. Respiración anaerobia A. Fermentación alcohólica en levaduras • La levadura es capaz de llevar a cabo respiración aerobia y anaerobia • Sacharomyces cerevisiae (pan, cerveza) • Fermentación alcohólica produce; bióxido de carbono (efervescencia en cerveza y crecimiento del pan) y alcohol (presente en cerveza y vinos)

21. Procedimiento 1. Prepare una suspensión de levadura por laboratorio mezclando: • Un paquete de levadura • 2 g de sacarosa o melaza • 100 ml de agua tibia 2. Rotule 4 tubos del 1-4. Añada y mezcle bien lo siguiente:

22. Procedimiento (cont) Tubo 1: 2 ml de solución de sacarosa + 2 ml de suspensión de levadura Tubo 2: 2 ml de solución de galactosa + 2 ml de suspensión de levadura Tubo 3: 2 ml de solución de maltosa + 2 ml de suspensión de levadura Tubo 4: 2 ml de solución de lactosa + 2 ml de suspensión de levadura

23. Procedimiento (cont) 3. Para cada tubo: a. Llene una pipeta graduada con la solución del tubo b. Tape el extremo con el dedo mientras sella el lado opuesto con papel de parafina c. Utilizando la pipeta “pasteur”, llene la pipeta graduada con la solución hasta que se desborde d. Invierta la pipeta, colocándola en el tubo de ensayo

24. Procedimiento (cont) 4. Durante la fermentación, el CO2 subirá y se acumulara en el extremo superior de la pipeta. Anote la producción de CO2 en cada pipeta a intervalos de 5 minutos por 20 minutos (mirar tabla). Esta formación de gas es lo que va a medir (en ml) y anotar en la siguiente tabla:

25. Procedimiento (cont)

26. Procedimiento (cont) 5. Cuál fue la producción final de CO2 (ml/20 minutos) para cada tubo? 6. Que tipo de fermentación ocurrió? 7. La levadura puede usar diferentes carbohidratos para la fermentación? Analice los resultados según la composición química de los azúcares usados. 8. Que pasaba si no sellaba con parafina ambos extremos de la pipeta?

27. Ejercicio 2. Respiración aeróbica A. Respiración celular en plantas y animales • Recuerde que en la respiración celular se produce CO2, agua y 36 ATP. • Se usarán organismos que viven en agua dulce, que al liberar CO2 producen ácido carbónico en el agua (medición con fenoltaleína) • Se compara la respiración celular en una planta acuática en oscuridad y en luz para determinar si se lleva a cabo respiración celular en todo momento.

28. Procedimiento 1. Determine los volúmenes de los organismos que se van a utilizar en este experimento, y anote la información en la tabla 2. Los pasos a seguir para determinar el volumen del organismo son los siguientes: a. Añada el organismo a un vaso (beaker) pequeño con 50 ml de agua b. Haga una marca donde queda el menisco c. Remueva el organismo

29. Procedimiento d. Con una pipeta completamente llena, añada agua hasta llegar a la marca e. La lectura en la pipeta será el volumen del organismo f. Repita para cada organismo 2. Rotule cinco vasos (150 ml) de 1-5, y añada lo siguiente a cada uno: 1: 100 ml de agua + 1 pez o camarón 2: 100 ml de agua + 1 caracol grande

30. Procedimiento (cont) 3: 100 ml de agua + 5 cm de Elodea fresca. 4: 100 ml de agua + 5 cm de Elodea fresca. 5: 100 ml de agua. Nota: es importante tratar el agua con anticloro antes de añadir los animales

31. Procedimiento (cont) 3. Tape la boca de los vasos con papel de aluminio, excepto el vaso 4 que se cubrirá por completo para mantener la Elodea en oscuridad. 4. Coloque el vaso 3 cerca de la bombilla. 5. Después, de 30 minutos remueva los organismos y devuélvalos a los recipientes correspondientes en la mesa del instructor. 6. Transfiera 25 ml de la solución del vaso 1 a un vaso pequeño. 7. Añada cuatro gotas de fenolftaleína y mezcle.

32. Procedimiento (cont) 8. Llene la pipeta de titilación con la solución de 0.0025 M de NaOH. 9. Titule hasta observar un color rosa pálido persistente, dejando caer gotas de la solución de NaOH en el vaso mientras mueve este de forma giratoria para mezclar. Previo a este punto, podrá observar que al añadir gotas de NaOH se ve un color rosado que desaparece. 10. Anote la cantidad de NaOH que se utilizó en la tabla 2

33. Procedimiento (cont) 11. Repita el proceso con los otros vasos. 12. Calcule la producción de CO2 para cada vaso utilizando la siguiente ecuación: Producción de CO2= [ml NaOH (experimental) – ml NaOH (control*)] X 2.5 ml NaOH Volumen del organismo (ml) * Al titular agua del vaso 5.

34. Procedimiento (cont) 13. Coloque los resultados en la tabla 2.

35. Procedimiento (cont) 14. Cuál organismo tiene un metabolismo más alto? 15. Cuál organismo tiene un metabolismo más bajo? 16. Qué indican los resultados? 17. Compare los resultados de Elodea en la oscuridad y en la luz. Cuál tiene una mayor tasa de respiración celular? Por qué? 18. Identifique lo siguiente para este experimento: hipótesis, variables dependiente e independiente, réplicas, control.