Universidad Autónoma De Chiapas Facultad de ciencias químicas



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Facultad de ciencias químicas

Campus IV (Extensión Ocozocoautla)
Bioquímica

Practica 3: Oxidación química de la glucosa

Alumnos:

Claudia Beatriz Gómez Núñez.

Erika Estrella Pérez Sántiz.

Yeseli Yanin Morales Díaz.

Norma Berenice Pérez Gómez.

Yadira Trujillo Cruz.

Carlos Rousell Vázquez Chame.

Catedratico: Dra. Ana Olivia Cañas Urbina

Licenciatura: Químico Farmacobiologo

Cuarto semestre

Ocozocoautla de Espinosa, Chiapas, Septiembre del 2015
Introducción

La oxidación de la glucosa es un proceso químico que proporciona energía de un organismo para llevar a cabo todas sus actividades. Los organismo aerobios (heterótrofos), extraen energía libre de la glucosa que obtienen de sus alrededores al oxidarla con O2, que también obtienen de los alrededores (Vázquez, 2013).

En muchas reacciones químicas se transfieren electrones de un átomo o molécula a otro; esta transferencia puede acompañar la formación de nuevos enlaces químicos. La pérdida de electrones de un átomo o molécula se denomina oxidación, la cual debe estar acompañada simultáneamente de la ganancia de electrones por un átomo o molécula la cual se denomina reducción.

Muchas reacciones de oxidación y reducción, biológicamente importantes, implican la eliminación o la adición de átomos de hidrogeno en un lugar de transferencia de electrones aislados. (Lodish & et.al, 2006).

La oxidación de la glucosa por oxígeno, se ve favorecido cinéticamente y termodinámicamente a valores de pH altamente alcalino. La velocidad de reacción se encuentra limitada por el suministro de oxígeno el cual se agota con rapidez en Ausencia de agitación.

La glucosa se oxida en la reacción, pero sin completar la oxidación que genera dióxido de carbono y agua. Una molécula que contenga carbono se suele oxidar fácilmente en el átomo de carbono que tenga un mayor número de oxidación; en este caso es el carbono 1, el grupo aldehído (Martinez & et.al., 2007):



El azul de metileno, reacciona rápidamente con el oxígeno disuelto en el agua; el azul de metileno se tornara azul cuando está oxidado y se decolora cuando está reducido. Así, si se alcanzan las condiciones anaerobias, la solución del indicador azul de metileno se tornara incolora y permanecerá de esa forma si no existen escapes que permitan el ingreso de oxigeno adicional a sistema. (Koneman & et.al., 2008).

Por tanto, debe haber un agente oxidante en la disolución agitada que pueda oxidar la forma incolora (reducida) del azul de metileno; el agente reductor en esta reacción es la glucosa la cual se encuentra en mayor proporción y ha reducido esa mínima cantidad de azul de metileno y el agente oxidante es el oxígeno molecular que se encuentra alrededor del sistema.

En los organismo aerobios, incluyéndonos nosotros, la vía de oxidación de la glucosa es la glucolisis, seguida de una serie de reacciones denominadas ciclo del tricarboxílico en los cuales el oxígeno molecular no esa implicado. (Martinez & et.al., 2007).



Materiales

  • Vaso de precipitado de 100 ml.

  • Espátula

  • Agitador (parrilla)

  • Mosca

  • Potenciometro

  • Glucosa en polvo.

  • NaOH (lentejas)

  • Azul de metileno.

  • Agua destilada.

  • Métodos

Metodología

Adaptado de: Neptalí. Bioquímica. Demostración de la oxidación química de la glucosa. URL: http://html.rincondelvago.com/bioquimica_37.html



  1. En cada vaso de precipitado se colocaron 25 ml de agua destilada y se agregó una cantidad 5 g de glucosa hasta disolverla

  2. Se añadió una cantidad igual de NaOH verificando que el pH de la solución quede altamente alcalino (pH igual a 10).

  3. Se agregó una cantidad mínima de indicador azul de metileno (una gota) en ambos vasos.

  4. La “solución 1” se mantuvo en constantemente agitación, y con ayuda del potenciómetro de midió el pH de esta misma en intervalos de tiempo de 1,2,3,4,5,12,14,16,18,20,25,30 min indicado en la tabla de Neptali (2015) , y agregando 5 gr más de glucosa en el minuto 12.

  5. Se realizaron las mismas mediciones de pH para la “solución 2” interrumpiendo la agitación en los intervalos de los minutos 2-5, 18-20 y 25-30.

Resultados

Tiempo (min)

Solución

Glucosa con agitación constante.

Glucosa con agitación intermitente

Color

PH




Color

PH

0

Verde

9.4

1

Verde

9.6

1

Verde

9.3

1

Verde

9.6

2

Verde

9.4

1

Verde

9.6

3

Verde

9.4

0

Verde

9.5

4

Verde

9.4

0

Verde

9.5

5

Verde

9.4

0

Verde

9.5

12

Verde

9.3

1

Verde

9.5

14

Verde - amarillo

9.5

1

Verde

9.5

16

Verde - amarillo

9.3

1

Verde

9.4

18

Verde - amarillo

9.3

1

Verde

9.4

20

Verde - amarillo

9.3

0

Verde

9.4

25

Verde - amarillo

9.3

1

Verde

9.4

30

Verde - amarillo

9.3

0

Verde

9.3

1 – agitar 0- sin agitar

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Figura 1: Coloraciones obtenidas



Discusión De Resultados

El azul de metileno cuando se oxida tiene un color muy intenso y cuando se reduce presenta un color incoloro. Por otra parte la glucosa es un monosacárido de poder reductor (al agregarle agua, la estructura de Haworth se abre, dando como producto un aldehído con carácter reductor) y el oxígeno funciona como oxidante. La glucosa en una solución alcalina se oxida lentamente por el oxígeno, formando ácido glucónico. En presencia de hidróxido de sodio, ácido glucónico se convierte en gluconato de sodio. El Metileno actúa como un agente de transferencia de oxígeno. Como la glucosa se oxida por el oxígeno disuelto, en sí azul de metileno se reduce, formando el metileno incoloro blanco, y el color azul de la solución desaparece según (Baker, 2015).

De acuerdo a los resultados obtenidos y fuentes consultadas, en la realización de la práctica no se logró observar el color azul como lo explica Baker (2015), que se obtiene agitar el vaso de precipitado que contiene la solución de glucosa, azul de metileno y como alcalinizador el NaOH. Pensamos que esto podría deberse al uso de concentraciones erróneas o quizás las soluciones estuviesen alteradas, fuentes como s.a (2013) y Baker (2015), utilizan mínimas concentración de glucosa, azul de metileno y NaOH.

Según (s.a, s.f) menciona que si la concentración de glucosa es muy alta, tarda más tiempo en consumirse y el color azul permanece, asi como sucedió en esta práctica, quizás por ello nunca obtuvimos la solución incolora. De acuerdo con los resultados del PH, siempre permanecieron debido a la presencia de NaOH.



Conclusión

No se logró demostrar la oxidación química de la glucosa por el oxígeno, porque durante la prueba no se observó el cambio de coloración en la solución ya que en el momento de dejar de agitar la solución se volvería incolora cuando este se redujera, y de acuerdo a la práctica si no ocurre reducción no puede haber una oxidación debido a que el indicador permaneció del mismo color y concluyendo que esto se debió a diversos factores como las concentraciones del azul de metileno, la glucosa y el NaOH.



Cuestionario

  1. Define una oxidación

Es un cambio químico en el que un átomo o grupo de átomos pierden electrones.

Oxidante es la especie química que captando electrones (aumentando su carga negativa o disminuyendo su carga positiva) consigue la oxidación de otra. (Teijón & et al. 2006)




  1. Define una reducción

Es un cambio químico en el que un átomo o grupo de átomos ganan electrones.

Reductor es la especie química que cediendo electrones (aumentando su carga positiva o disminuyendo su carga negativa) consigue la reducción de otra. (Teijón & et al. 2006)




  1. Escribe un texto de máximo 100 palabras explicando qué es la glucólisis (rxs, enzimas, G, regulación)

La glucolisis

Es una ruta metabólica de una glucosa que produce 2 piruvato. La glucosa entra en las células, se fosforiliza irreversiblemente por ATP, catalizada por una hexoquinasa, no pudiendo la glucosa-6-fosfato resultante atravesar la membrana plasmática, después es alterado por la acción de la fosfoglucosa isomerasa dando a la fructosa-6-fosfato. A través de la fosfofructosa quinasa se convierte en 1,6-bifosfatofructosa y es dividida reversiblemente por una aldosa en dihidroxiacetona fosfato y gliceraldehido-3-fosfato, la dihidroxiacetona se isomeriza en gliceraldehido-3-fosfato. Una deshidrogenasa cataliza la oxidación por NAD y produciendo 1,3-fosfoglicerato, liberándose 3-fosfoglicerato y formando ATP. Se convierte en 2-fosfoglicerato por medio de la mutasa y por la enolasa en fosfoenolpiruvato. Produciendo piruvato y ATP por la acción de piruvatoquinasa.


  1. ¿Qué destinos puede tener el piruvato?

La mayoría de las células del cuerpo convierten piruvato en acetil-CoA, que es el sustrato entrante para e ciclo de Krebs. Es decir, cuando se dispone de oxígeno, los organismos aeróbicos oxidan por completo el piruvato hasta CO2 y H2O. En ausencia de oxígeno, el piruvato puede convertirse con varias clases de moléculas reducidas. En algunas células (por ejemplo en las levaduras), se produce etanol y CO2. En otras tiene lugar a la fermentación homoláctica en el cual es el único producto orgánico. (McKee, 2009)

Imagen de McKee en el 2009


  1. ¿Qué es la respiración?

En un proceso de cambios químicos (reducciones y oxidaciones) que producen energía, cuando e aceptor final de electrones es oxígeno molecular y no una sustancia orgánica. (Hernández, 2003)


  1. ¿Qué es la fermentación?

Una fermentación se define como un proceso mediante el cual las sustancias orgánicas (sustratos) sufren una serie de cambios químicos (reducciones y oxidaciones) que producen energía: al finalizar la fermentación, se presenta una acumulación de varios productos, unos más oxidados (aceptaron electrones) y otros más reducidos (donaron electrones) que el sustrato, con un balance total de energía positivo.

Las conversiones de glucosa en etanol, dióxido de carbono y agua, así como de lactato y agua son procesos de fermentación. (Hernández, 2003)





  1. Explica ¿por qué se dice que la reacción experimentada se ve favorecida a un pH alcalino?

Porque en las reacciones que se encuentran en un estado alcalino tienen mayor facilidad de transporte de electrones. Debido a que se encuentran más estables. Y esto permite que haya una oxidación.



  1. 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 practica 2 se utiliza a una célula; la levadura. En condiciones aerobias, las levaduras pueden oxidar la glucosa al utilizar el oxígeno del aire hasta convertir la glucosa hasta dióxido de carbono y agua (García, 2005).

En esta práctica la oxidación de la glucosa se limita por la ausencia de la agitación, debido a que el oxígeno se desplaza.



Referencias

Koneman, E., & et.al. (2008). Diagnóstico Microbiológico (6a. ed.). Argentina: Panamericana. Obtenido de https://books.google.com.mx/books?id=jyVQueKro88C&pg=PA855&dq=azul+de+metileno+oxidado+en+agua&hl=es&sa=X&ved=0CCgQ6AEwAmoVChMI-JOsvN-VyAIVzBqSCh16UgKn#v=onepage&q=azul%20de%20metileno%20oxidado%20en%20agua&f=false

Lodish, H., & et.al. (2006). Biología celular y molecular. Argentina: Panamericana.

Martinez, R., & et.al. (2007). Química, Proyecto de la American Chemical Society. Barcelona: Reverté. Obtenido de https://books.google.com.mx/books?id=_FJ8ljXZD7IC&pg=PR20&lpg=PR20&dq=proceso+de+oxidacion+de+la+glucosa+por+el+azul+de+metileno&source=bl&ots=X-Y85t5i1U&sig=vTU9VlN6ImQ9r84k9iBNaXCDSDo&hl=es&sa=X&ved=0CCwQ6AEwAzgKahUKEwili6qYzJXIAhWHWJIKHbKjCmQ#v=onepage

Vázquez, E. (2013). Oxidación de la glucosa. México: Comité asesor de publicaciones. UNAM.

Baker, C. (2015). La reacción 'botella azul'. Recuperado el 01 de Octubre de 2015, de Royal Society Of Chemistry: http://www.rsc.org/Education/EiC/issues/2006Nov/Exhibitionchemistry.asp

s.a. (23 de Noviembre de 2013). Experimenta Wiki. Recuperado el 01 de Octubre de 2015, de Experimento: La botella azul: https://www.madrimasd.org/experimentawiki/feria/La_botella_azul

s.a. (s.f). Demostración 01- de la botella azul. Recuperado el 01 de Octubre de 2015, de http://www.kimico.info/leeds/botella%20azul.htm

García, V. (2005). Introducción a la microbiología. EUNED.

Hernández, A. (2003) Microbiología industrial. EUNED



Teijón & et al. (2006) (2ª Ed.) LA QUÍMICA EN PROBLEMAS. Madrid: Tébar

McKee,J. (2009) (4ª Ed) Bioquímica las bases moleculares de la vida. México: McGraw Hill


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