Práctica de Laboratorio: Fermentación Alcohólica

INTRODUCCIÓN

Todas las células vivas, necesitan energía para cumplir con sus funciones, tales como transportar moléculas dentro o fuera de la célula o sintetizar moléculas necesarias para el organismo. El ATP es una molécula especial, la cual provee de energía a la célula para cumplir con sus funciones. Cada célula puede utilizar la energía almacenada en las moléculas orgánicas de los alimentos como los carbohidratos para fabricar ATP.

Cuando el O2 está disponible, la mayoría de las células efectúan la respiración celular aerobia para transferir la energía de las moléculas orgánicas de los alimentos al ATP. Como se muestra en la figura 1, la respiración celular aerobia es un proceso complejo que empieza con la glucólisis, seguida por el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria o transportadora de electrones. En este proceso se puede fabricar alrededor de 36 a 38 moléculas de ATP por molécula de glucosa. La mayoría de este ATP es producido por la cadena transportadora de electrones, la cual solo puede funcionar si el O2 está disponible.

Cuando el O2 no está disponible, algunas células pueden fabricar ATP mediante la glucólisis y la fermentación. La glucólisis produce 2 moléculas de ATP y la fermentación restaura a las coenzimas NAD+ para que participen nuevamente en la glucólisis y pueda continuar. La glucólisis seguida de la fermentación produce mucho menos ATP que la respiración celular aerobia, sin embargo la fermentación es conveniente para algunas células cuando el oxígeno no está disponible y pueden sobrevivir bajo esas condiciones.

En la imagen 1, la fermentación es descrita como un proceso anaerobio. Dos tipos principales de fermentación son:

Fermentación Láctica que puede ser realizada por algunas bacterias y células del musculo animal

Fermentación Alcohólica que puede ser realizada por algunas bacterias y en hongos como la levadura

OBJETIVOS Cuantificar el grado de fermentación alcohólica a través de la producción de CO2 en

levaduras Demostrar la importancia de la concentración de sustrato en la fermentación alcohólica

1

Comprender el efecto de la temperatura en la velocidad de la fermentación alcohólica en levaduras

Experimento 1. Efecto de la concentración de sacarosa (azúcar de mesa) en la velocidad de la fermentación alcohólica en levadura. Si quisieras hacer tu propio pan, puedes comprar la levadura en el supermercado. La levadura parecen pequeños granos cafés o una barra parecida a la mantequilla pero de color café. Estos materiales parecieran no estar vivos, pero si los pones en agua con azúcar, la levadura absorberá el azúcar y utilizará la energía almacenada en las moléculas de azúcar para fabricar ATP y mantenerse con vida.

La levadura puede utilizar la sacarosa para obtener energía y fabricar ATP.

En tu experimento, debes cultivar levadura con agua azucarada en una botella de plástico de 250 o 300 y tapar la botella con un preservativo.

Para medir la velocidad de la fermentación alcohólica en la levadura, puedes medir de forma cualitativa la cantidad de CO2 que produce la levadura.

Par probar si la concentración de sacarosa afecta la velocidad de la fermentación alcohólica en la levadura, deberás medir la producción de CO2 para tres diferentes concentraciones. Completa la siguiente tabla para predecir cuanta producción de CO2 esperas para cada caso.

PREDICCIÓN

Tabla 1

Concentración de sacarosa Predicción de la cantidad de CO2

producido

Botella 1: solución de sacarosa 5%

Botella 2: solución de sacarosa al 10%

Botella 3: solución de sacarosa de 20%

PROCEDIMIENTO

Por equipo prepara las botellas de plástico de la siguiente manera:

1. Coloca 300 ml de agua en un vaso de precipitado, pesa 30 gr de levadura y agrégala al vaso y disuelve perfectamente con la varilla de vidrio. 2. Utiliza la parrilla calienta la solución hasta 37 oC, trata de mantener esta temperatura durante 5 min. 3. Botella 1: Solución de sacarosa al 5%. En una botella limpia, agrega 95 ml de la solución y rotúlala con el número 1

Práctica de Laboratorio: Fermentación Alcohólica

4. Botella 2: Solución de sacarosa al 10%. En otra botella limpia, agrega 90 ml de la solución y rotúlala con el número 2 5. Botella 3: Solución de sacarosa al 20%. En otra botella limpia, agrega 80 ml de la solución y rotúlala con el número 2 6. Pesa 5 gr. de azúcar y agrégala a la botella 1, disuelve y tapa perfectamente la botella utilizando un preservativo y una liga de hule. 7. Ahora pesa 10 gr. de azúcar y agrégala a la botella 2, disuelve y tapa perfectamente la botella utilizando un preservativo y una liga de hule. 8. Finalmente pesa 20 gr de azúcar y agrégala a la botella 3, disuelve y tapa perfectamente la botella utilizando un preservativo y una liga de hule. 9. Observa los preservativos tan pronto como las botellas estén listas y tapadas con los mismos preservativos, a los tiempos 0 min., 10 min. y 20 min. 10. Al finalizar cada uno de los tiempos indicados, registra tus observaciones en la Tabla 2 utilizando la siguiente escala cualitativa de medición: Nada=1, Poco=2, Regular=3, Más que todas=4

Tabla 2

Concentración de Sacarosa

Características del preservativo por la producción de CO2

0 minutos 10 minutos 20 minutos

Botella 1: solución de sacarosa al 5%

1 2 4

Botella 2: solución de sacarosa de 10%

1 4 4

Botella 3: solución de sacarosa al 20%

1 3 3

Mientras esperas a que transcurra el tiempo para registrar tus datos, realiza el experimento 2

Experimento 2. Efecto de la temperatura en la velocidad de la fermentación alcohólica en levadura.

PROCEDIMIENTO

Por equipo colocarás un cultivo de levadura en una botella de plástico bajo las condiciones que te asigne el profesor.

Equipo 1:

a) Coloca en la bandeja de plástico hielo y agua. b) En un vaso de precipitados coloca 100ml de agua corriente y agrega 10 gr de levadura

disuelve perfectamente

3

c) Coloca el vaso de precipitados con la levadura disuelta en la bandeja con hielo y agua y deja reposar 15 min.

d) Después del tiempo asignado mide la temperatura del interior del vaso de precipitado, es decir, del cultivo de levaduras y anótala en la tabla 3.

e) Vacía el medio del vaso de precipitados a la botella de plástico y agrega 20 gr de azúcar, disuelve y tapa perfectamente la botella utilizando un preservativo y una liga de hule.

f) Deja reposar la solución durante 15 min.g) Al finalizar el tiempo indicado, registra tu observación en la tabla 3 utilizando la siguiente

escala cualitativa de medición: Nada=1, Poco=2, Regular=3, Más que todas=4

Equipo 2:

a) En un vaso de precipitados coloca 100ml de agua corriente y agrega 10 gr de levadura disuelve perfectamente y deja reposar durante 15 min.

b) Después del tiempo asignado mide la temperatura del interior del vaso de precipitado, es decir, del cultivo de levaduras y anótala en la tabla 3.

c) Vacía el medio del vaso de precipitados a la botella de plástico y agrega 20 gr de azúcar, disuelve y tapa perfectamente la botella utilizando un preservativo y una liga de hule.

d) Deja reposar la solución durante 15 min.e) Al finalizar el tiempo indicado, registra tu observación en la tabla 3 utilizando la siguiente

escala cualitativa de medición: Nada=1, Poco=2, Regular=3, Más que todas=4

Equipo 3:

a) Coloca 110 ml de agua corriente en un vaso de precipitados y agrega 10 gr de levadura, disuelve perfectamente

b) Coloca el cultivo de levaduras en baño María hasta alcanzar una temperatura de 40 oC, mantener el cultivo en esa temperatura durante 15 min.

c) Después de que haya transcurrido el tiempo asignado, vacía sólo 100ml del medio del vaso de precipitados a la botella de plástico y agrega 20 gr de azúcar, disuelve y tapa perfectamente la botella utilizando un preservativo y una liga de hule.

d) Deja reposar la solución durante 15 min.e) Al finalizar el tiempo indicado, registra tu observación en la tabla 3 utilizando la siguiente

escala cualitativa de medición: Nada=1, Poco=2, Regular=3, Más que todas=4

Equipo 4:

a) Coloca 110 ml de agua corriente en un vaso de precipitados y agrega 10 gr de levadura, disuelve perfectamente

b) Coloca el cultivo de levaduras en baño María hasta alcanzar una temperatura de 50 oC, mantener el cultivo en esa temperatura durante 15 min.

c) Después de que haya transcurrido el tiempo asignado, vacía sólo 100ml del medio del vaso de precipitados a la botella de plástico y agrega 20 gr de azúcar, disuelve y tapa perfectamente la botella utilizando un preservativo y una liga de hule.

d) Deja reposar la solución durante 15 min.e) Al finalizar el tiempo indicado, registra tu observación en la tabla 3 utilizando la siguiente

escala cualitativa de medición: Nada=1, Poco=2, Regular=3, Más que todas=4

Equipo 5:

a) Coloca 110 ml de agua corriente en un vaso de precipitados y agrega 10 gr de levadura, disuelve perfectamente

Práctica de Laboratorio: Fermentación Alcohólica

b) Coloca el cultivo de levaduras en baño María hasta alcanzar una temperatura de 70 oC, mantener el cultivo en esa temperatura durante 15 min.

c) Después de que haya transcurrido el tiempo asignado, vacía sólo 100ml del medio del vaso de precipitados a la botella de plástico y agrega 20 gr de azúcar, disuelve y tapa perfectamente la botella utilizando un preservativo y una liga de hule.

d) Deja reposar la solución durante 15 min.e) Al finalizar el tiempo indicado, registra tu observación en la tabla 3 utilizando la siguiente

escala cualitativa de medición: Nada=1, Poco=2, Regular=3, Más que todas=4

Equipo 6:

a) Coloca 110 ml de agua corriente en un vaso de precipitados y agrega 10 gr de levadura, disuelve perfectamente

b) Coloca el cultivo de levaduras en baño María hasta alcanzar una temperatura de 80 oC, mantener el cultivo en esa temperatura durante 15 min.

c) Después de que haya transcurrido el tiempo asignado, vacía solo 100ml del medio del vaso de precipitados a la botella de plástico y agrega 20 gr de azúcar, disuelve y tapa perfectamente la botella utilizando un preservativo y una liga de hule.

d) Deja reposar la solución durante 15 min.e) Al finalizar el tiempo indicado, registra tu observación en la tabla 3 utilizando la siguiente

escala cualitativa de medición: Nada=1, Poco=2, Regular=3, Más que todas=4

TABLA 3

Equipo/Botella

MedioTemperatur

a

Características del preservativo por la producción de CO2

1100 ml de agua + 10 gr de levadura + 20 gr de

azúcar

11 oC1

2100 ml de agua + 10 gr de levadura + 20 gr de

azúcar

26 oC2

3100 ml de agua + 10 gr de levadura + 20 gr de

azúcar50 oC 3

4100 ml de agua + 10 gr de levadura + 20 gr de

azúcar

50 oC1

5100 ml de agua + 10 gr de levadura + 20 gr de

azúcar

70 oC1

6100 ml de agua + 10 gr de levadura + 20 gr de

azúcar

90 oC1

Recolecta la información de la tabla 3 con el resto de los equipos.Gráfica en Excel los resultados de la Tabla III.

ANÁLISIS

5

1. Los humanos usamos la levadura todos los días para fabricar pan, vino y cerveza. ¿Investiga qué es la levadura?

Asi se le conoce a distintas especies de hongos unicelulares, estas sustancias hacen que se lleve a cabo la fermentación con los cuerpos que se mezcla.

2. Para que ocurra la fermentación primero se debe llevar a cabo la glucólisis, es decir, la oxidación de la glucosa. Pero en la actividad experimental se utilizó sacarosa para que las levaduras realizaran la fermentación. Explica ¿por qué se utilizó a la sacarosa como medio para llevar a cabo la actividad experimental?

3. ¿Que tipo de condiciones ambientales se crearon para el crecimiento de la levadura con el uso del preservativo? ¿por qué fueron necesarias?

Compara tus predicciones registradas en la Tabla I con tus resultados registrados en la Tabla II.4. ¿Las cantidades de CO2 producidos por las levaduras a los 0 min. fueron diferentes con

respecto a tus predicciones? explica 5. ¿Las cantidades de CO2 producidos por las levaduras a los 10 min. fueron diferentes con

respecto a tus predicciones? explica6. ¿Las cantidades de CO2 producidos por las levaduras a los 20 min. fueron diferentes con

respecto a tus predicciones? explica7. De acuerdo a los resultados de la Tabla II y las respuestas ofrecidas a las anteriores

preguntas ¿qué conclusiones puedes formular acerca de la relación entre la concentración de sacarosa y la tasa de fermentación alcohólica?

8. En el caso de los resultados de la Tabla III, ¿existen diferencias en la cantidad de CO2

obtenido en las distintas condiciones de crecimiento a las que se expuso la levadura? ¿Cómo influyeron cada una de las condiciones en el crecimiento?

9. Después de graficar los resultados (temperatura/producción de CO2) interpreta la gráfica obtenida de los resultados de la Tabla III y explica su tendencia.

10.¿Por qué en la fermentación se produce menor cantidad de energía (2 ATP), que en la respiración celular aerobia (38 ATP)?

11.Explica ¿cuál es la principal ventaja de la respiración celular aerobia? y ¿cuál es la principal ventaja de la fermentación? CONCLUSIÓNElabora tus conclusiones con base a los siguientes aspectos

1. Cumplimiento o no de los objetivos de forma justificada2. Comparación de la teoría contra la experiencia (resultados) obtenida en la práctica