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Revista Digital no indizada destinada a la divulgación del quehacer académico de los estudiantes de nivel medio y superior.
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Foto: Colibrí. Joaquín Peña Crespo.
Tabla de contenidos.
Editorial… Ensayos de revisión bibliográfica. Trabajos de investigación. Usos industriales de las enzimas inmovilizadas. Karla Campoverde…………………………………………………págs. 2-4
¿Cuál de los tipos de respiración celular realizados por la levadura consume más glucosa? Andrés Coronel. …………………………………………………………………págs.18-29
¿Son los cultivos transgénicos la respuesta a la elevada demanda actual de alimentos y biocombustibles? Andrés Coronel……………………………………………págs. 5-8
Identificación de clorofilas por cromatografía en papel de hojas de espinaca extraídas en alcohol de 85%. Marina Lazzarini………………………………………págs. 30-37
Impactos de la producción y uso de bioetanol como biocombustible alternativo. Joaquín Peña….págs. 9-11
Efecto de la concentración de sustratos en la actividad enzimática de la catalasa. Joaquín Peña……págs. 38-45
¡Alerta! ¿Radón? Lucas Martínez……………….págs. 12-14 ¿cómo afecta la temperatura las reacciones
catalizadas por enzimas en la levadura en polvo..? ………............................................................págs. 46-51
Proyecto Genoma Humano: sus resultados e implicaciones. Ariana Vélez……………………….págs. 15-18
Normas de publicación …………………………….págs. 52
La probidad académica ante todo. Dariel Díaz.
1
EDITORIAL.
La probidad académica ante todo.
Para un docente lograr que sus estudiantes comprendan y apliquen el concepto de probidad
académica constituye uno de sus mayores logros como profesional, especialmente en una
sociedad donde la información se encuentra en abundancia en medios de muy fácil acceso para
“copiar y pegar”.
Trabajos previos en nuestra institución mostraron que los ensayos académicos presentados
tenían entre 4 a 12 fuentes, casi todas de sitios y páginas web de internet. Asimismo, el concepto
de plagio y fraude era bien conocido por los estudiantes y profesores, sin embargo, las
investigaciones demostraban una elevada incidencia de copia de fuentes en línea.
En base a ello se diseñó una intervención educativa en la que predominaron talleres de
redacción académica y selección de fuentes, retroalimentación de los ensayos, y exposición de
trabajos, para mejorar la calidad en la redacción académica de estudiantes de bachillerato. Los
resultados fueron sorprendentes.
La presente publicación muestra parte de esos resultados con los trabajos presentados a lo largo
de dos cursos académicos por estudiantes de Bachillerato de nuestra institución. Asimismo,
constituye un reconocimiento a esos jóvenes que mejoraron ostensiblemente su nivel de
compromiso y ética con un concepto tan complejo como el de plagio académico.
Sirva la presente para intercambiar con otros estudiantes y profesores esos trabajos. No
deseamos que sea perfecta, porque de ese modo todos son bienvenidos a presentar sus
sugerencias, críticas y sobre todo sus logros en redacción e investigación académica original y
estudiantil para enriquecerla aún más.
Prof. Dariel Díaz Arce
Unidad Educativa Santana
Cuenca, 1 de junio de 2016
Enzimas Inmovilizadas… Karla Campoverde.
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
2
Tema: USOS INDUSTRIALES DE
LAS ENZIMAS INMOVILIZADAS
Nombre: Karla Campoverde
2do de Bachillerato Internacional
Unidad Educativa Santana.
El derrocamiento del dogma vitalista fue un
hecho que dio paso a utilización de enzimas
para catalizar varios procesos inclusive
fuera de las células vivas, es decir aumentar
la velocidad con la que se producen las
reacciones químicas; ésta extraordinaria
propiedad junto con otras, como por
ejemplo la especificidad de sustrato o la
estero selectividad que presentan las
enzimas, justifican el gran interés que han
suscitado en el mundo de la química,
llegando a buscar cada vez más procesos
que puedan ser facilitados o llevados a cabo
con el uso de las mismas. (Marín, 2011). Se
ha conseguido entonces inmovilizar a este
tipo de proteínas, siendo este un proceso
en el cual se limita el movimiento de las
enzimas total o parcialmente, mediante la
confinación o localización de las mismas en
una región del espacio definida
adhiriéndolas a un material fijo e inerte de
tal manera que pueden encontrarse de una
manera libre, unidas a un base o unidas
entre sí (Allott and Mindorff, 2014).
Si bien es un proceso que pude resultar
mucho más efectivo en la actualidad, tiene
sus orígenes en 1916 cuando se pudo
apreciar que la Invertasa de levadura tenía
capacidad de adsorberse sobre el carbón
activo consiguiendo también catalizar la
hidrólisis de sacarosa. Actualmente no
existe solo un método de inmovilización de
enzimas sino se han desarrollado varios de
ellos, entre los más comunes se encuentran,
aquellos de atrapamiento o inclusión,
adsorción, unión a soportes, unión
covalente, entre algunos otros existentes,
que son empleados de acuerdo a diferentes
necesidades (Carrier-bound enzymes as tool
for chiral compund production, 2007).
Fuente: Generalidades de las enzimas,
nomenclatura, produccion u origen; 2012.
Entre las ventajas de la inmovilización de las
enzimas, es necesario mencionar que
gracias a esto, pueden ser reutilizadas de
manera continua, logran tener mayor
estabilidad ante cambios de temperatura y
pH, lo que su vez disminuye el riesgo que
puedan tener de desnaturalizarse; hay
mayor probabilidad de poder sepáralas de
los productos deteniendo a la reacción en
un momento ideal y previniendo la
contaminación de los mismos, etc. Sin
embargo es importante considerar que este
proceso también puede presentar punto
contrarios, es decir desventajas como el
riesgo de que en algunas enzimas los
centros activos lleguen a bloquearse
llegando a disminuir la actividad y por ende
existe el peligro de que se produzcan
cambios en la conformación de la proteína.
(Marín, 2011).
Este tipo de enzimas pueden ser aplicadas a
gran variedad de procesos industriales a los
cuales favorecen en gran medida. En la
industria farmacéutica, por ejemplo la son
utilizadas para la producción de manera
más rápida de medicamentos o fármacos y
sus compuestos, necesarios para tratar
enfermedades, en especial aquellas
Enzimas Inmovilizadas… Karla Campoverde.
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
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relacionadas con factores de herencia o
deficiencia, como ejemplo tenemos la en la
creación de anti-cancerígenos, anti-
inflamatorios, anti-depresivos, inmuno-
supresores, dentro de la rama de la
medicina también se aprovecha de la L-
asparaginasa para el tratamiento de
leucemias y cánceres diseminados; la
tripsina o la colagenasa que se utilizan para
eliminar los tejidos muertos de heridas,
quemaduras, úlceras, etc. En cuanto a la
industria alimenticia ,se utilizan enzimas
como la Tripsina y la Lactasa para evitar ese
gusto a oxido en los productos lácteos y
para la producción de leche deslactosada ;
la Quimosina y la Lipasa también son usadas
en la coagulación de las proteínas de la
leche para la producción de quesos; en el
caso de la industria cervecera la enzimas
como las Amilasa, la Papaína y la Pepsina
son usadas para el procedimiento de
licuado de la pasta de malta e intervienen
en lo referente a la conservación de los
productos, estos son unos de los tantos
ejemplos específicos del uso que se le
puede dar a las enzimas inmovilizadas
(Arroyo, 2011).
Figura 2. Usos de las enzimas inmovilizadas.
Fuente: Underpinning technology
developments for successful IB processes
(n.d.).
En la industria textil el empleo de enzimas
también es de gran utilidad para lo
referente al tratamiento de fibras proteicas
naturales como lo son la lana y la seda sin
excluir a aquellas sintéticas; son usadas en
fases de hilado teñido y también para dar
acabado a varios tejidos; un ejemplo
concreto de su uso es el de las Amilasas que
debido a sus características se toma
provecho de las mismas para la eliminación
del almidón existente sobre ciertas telas,
que a su vez pueden ser desengrasadas con
mayor eficacia por medio de las Lipasas;
mientras otras enzimas son utilizadas para
el blanqueamiento de fibras de algodón (Las
enzimas en la industria textil, 2007).
Los ejemplos antes mencionados
conforman solo una parte de tantos usos
que nos permiten estos procesos de
inmovilización de enzimas, dándoles mayor
eficacia a procedimientos industriales de
importancia, si bien este es un proceso caro
debido a la tecnología que requiere el
mismo, es recompensado con todas las
ventajas que ofrece en especial con aquella
que permite que la enzima sea reutilizada,
así que al final también presenta un
beneficio económico para las industrias. Es
necesario saber que todos estos procesos se
deben a los avances que ha tenido la
biotecnología en los últimos, por tanto son
cada día más los procesos que son
catalizados por enzimas, puesto que existe
mayor ventaja de estas sobre el uso de los
catalizadores no biológicos.
Fuentes consultadas:
Allot, A., MIndorff, D. (2014).
Biology. United Kingdom: Oxford
University Press: pgs .103-104.
Arroyo, M. (1998). Inmovilización
de enzimas, fundamentos, métodos
y aplicaciones. Consultado el 19 de
enero de 2015. Desde:
Enzimas Inmovilizadas… Karla Campoverde.
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
4
http://farmacia.ugr.es/ars/pdf/125
Carrier-bound enzymes as toolfor
chiral compound production.
(2007). En Chiral Vision.
Consultado el día 20 de enero de
2015. Desde:
http://www.chiralvision.com/pdf/c
arrier-
bound_enzymes_chiralvision.pdf
Generalidades de las enzimas,
nomenclatura, produccion u origen
(2012; jun 13). En Equipo 6
Biotecnología desde:
http://equipo6biotecnologia.blogs
pot.com/
Underpinning technology
developments for successful IB
processes (n.d.). En: Kyrobio.eu
desde:
http://www.kyrobio.eu/Anton_Gli
eder.html
Las enzimas en la industria textil.
(2007). En ArgenBio. Cosutado el 20
de enero de 2015. Desde:
http://www.argenbio.org/index.ph
p?action=novedades¬e=241
Las enzimas en la industria
alimenticia. (2007). En ArgenBio.
Consultado el 20 de enero de 2015.
Desde:
http://www.argenbio.org/index.ph
p?action=novedades¬e=242
Marin, A. (2011). Bioreactores con
enzimas inmovilizadas. En Blog de
Ciencia y tecnología de Fundación
Telefónica. Consultado el día 20 de
enero de 2015. Desde:
http://blogs.creamoselfuturo.com/
bio-
tecnologia/2011/03/30/biorreactor
es-con-enzimas-inmovilizadas/
Tecnología enzimática:
Aplicaciones industriales. (2010). En
ABC biotech. Consultado el 20 de
enero de 2015. Desde:
http://abcbiotech.blogspot.com/20
10/05/enzimas-en-la-
industria.html.
Biocombustibles y transgénicos…Andrés Coronel
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
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¿Son los cultivos transgénicos la respuesta
a la elevada demanda actual de alimentos
y biocombustibles?
Por: ANDRÉS CORONEL
Segundo Bachillerato Internacional
Unidad Educativa Santana
Una planta transgénica contiene uno o más
genes que han sido transferidos
(transgenes) de otra planta no
emparentada o de una especie diferente
(Las plantas transgénicas, 2007). Es decir,
que la planta ha sido modificada mediante
ingeniería genética, técnica que se ha usado
ampliamente para mejorar el rendimiento
agrícola, por ejemplo, el maíz "BT", posee la
capacidad de producir su propio insecticida,
al poseer dentro de sí un gen bacteriano con
esta capacidad. (Que son las Plantas
Transgénicas?, 2004)
Sin embargo, ¿existen riesgos provocados
por este tipo de cultivos?
Lo siguiente es un resumen de los
problemas ambientales originados por este
tipo de modificaciones genéticas basado en
un documento de la Organización Green
Peace.
Se puede destacar uno de las casos más
famosos por el que se ha criticado a los
cultivos transgénicos que es el de la
mariposa "monarca", que es la especie de
mariposa más famosa en Norteamérica, la
cual ve afectada su conducta y
supervivencia cuando está expuesta al
polen producido por el maíz "BT", que se
mencionó anteriormente. Otro ejemplo
habla de posibles daños a la fertilidad
producidos por un maíz transgénico
denominado NK 603 x. (Transgénicos:
impacto medioambiental y consecuencias
para la salud, 2009).
En Austria, alimentaron a ratones con la
variedad de maíz MON 810, y para la tercera
y cuarta generación de ellos, su camada, y el
peso de la misma fue considerablemente
inferior al grupo de control, lo cual indica
posibles riesgos a la fertilidad en
consecuencia del consumo de este tipo de
maíz. Vale destacar que este maíz en la
actualidad ha sido ya aprobado para el
consumo humano en la Unión Europea
(Transgénicos: impacto medioambiental y
consecuencias para la salud, 2009).
Quisiera destacar también que una de las
mayores preocupaciones existentes
respecto al uso de los cultivos transgénicos
se basa en los pocos estudios que se tienen
del impacto ambiental de los mismos. Algo
a lo que organizaciones como la misma
Green Peace reclaman, pues se han
aprobado alimentos sin considerarse su
nulo riesgo, y sin tener aún la capacidad de
evaluar todos los escenarios posibles en los
que estos podrían tener un impacto
negativo, lo cual constituye una seria
preocupación.
Imagen 1. Alimentos transgénicos como una
amenaza oculta (GENETICALLY MODIFIED
FOODS, n.d.)
Alimentos transgénicos como el maíz
pueden generar en corto tiempo un gran
rendimiento en biomasa la misma que
además puede emplearse para producir
biocombustibles.
El bioetanol es uno de esos biocombustibles
que es obtenido a través de la fermentación
de biomasa de plantas, en la mayoría de los
casos, que posean una composición química
con gran cantidad de glucosa o almidón los
Biocombustibles y transgénicos…Andrés Coronel
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
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mismos que se fermentan para producir
etanol. Dichas plantas son en lo general la
caña de azúcar y el maíz (Nuñez y García,
n.d.).
En este contexto, vale destacar que en la
actualidad muchos grupos científicos se
hallan detrás de idear metodologías viables
que permitiesen en un futuro cercano
utilizar biomasa que posea altas cantidades
de celulosa, la misma que es rica en glucosa,
fuente importante para el proceso de
fermentación por levaduras. En la
actualidad este proceso no es rentable, por
el costoso y arduo procedimiento que se
necesita para degradar la celulosa, pues
aunque ya se hayan ideado métodos que
rompen los enlaces mediante el uso de
enzimas, este es un campo aún muy costoso
y relativamente poco desarrollado. (Núñez
y García, s.f)
Algunas de las ventajas del uso del etanol
como biocombustible son las que siguen
(What is Bioethanol, s.f):
Se considera como una fuente
renovable de energía y constituye
una alternativa a los combustibles
fósiles, que terminarán agotándose
y que en la actualidad producen
emisiones de dióxido de carbono,
principal causa del efecto
invernadero.
Países subdesarrollados con gran
capacidad agrícola pueden mejorar
la vida de su población rural en el
proceso de producción de cultivos
para generar biocombustibles. Esto
sería aún más rentable si se
emplean cultivos transgénicos
resistentes a enfermedades y
condiciones ambientales adversas.
Imagen 2. ¿Comer o no comer?
(Dubock, 2015)
El bioetanol es un combustible que
no requiere de la creación de otro
tipo de motor, pues puede
mezclarse con la gasolina actual.
Generalmente en mezclas con 10%
de etanol, aunque hay fabricantes
que crean un sistema flexible, que
permite usar combustibles hasta
con un 85% de etanol. (Bieothanol
Production, 2015)
Algunas implicaciones éticas y desventajas
son las que siguen (Bravo, 2007):
Llenar un tanque de 25 galones con
etanol necesita un cultivo de granos
que podría alimentar a una persona
por un año.
“(…) por cada unidad de energía
fósil invertida, el retorno es 0,78 de
energía de metanol de maíz; 0,64
unidades en el caso del etanol de
madera y, en el peor de los casos,
0,53 unidades para el biodiésel de
soya.”
“(…) podremos enfrentar la
necesidad de importar alimentos si
la expansión de los cultivos
energéticos es muy grande,
transformando las tierras dedicadas
a la producción agrícola a la
producción de cultivos energéticos.
Podemos enfrentar además un
encarecimiento de los alimentos”.
Se debe considerar además que aunque
efectivamente los biocombustibles ayuden
Biocombustibles y transgénicos…Andrés Coronel
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
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a reducir las emisiones de CO2 que
actualmente se liberan a la atmósfera, tanto
como cultivos, como productos terminados,
a este dato se le debe acotar que no por ello
en muchos casos sean beneficiosos. Por
ejemplo, me gustaría acotar una de las
opiniones que encontré durante la
investigación.
"En función de los métodos
empleados para producir la
materia prima y elaborar el
combustible, algunos cultivos
pueden generar aún más gases de
efecto invernadero que los
combustibles fósiles. El óxido
nitroso, por ejemplo, un gas de
efecto invernadero con un
potencial de calentamiento global
unas 300 veces mayor que el
dióxido de carbono, es liberado
por fertilizantes nitrogenados”
(Efectos de los biocombustibles en
el medio ambiente, 2008).
Como conclusión se considera que los
biocombustibles no están en la capacidad
de constituirse en una fuente de energía
definitiva para reemplazar a los
combustibles fósiles, partiendo desde el
leído hecho de que en muchos casos, su
generación actual consume fuentes de
alimento y combustibles fósiles a gran
escala. Aunque resulten una propuesta
interesante, por su ayuda ambiental y por
su carácter renovable, los gobiernos no
pueden centrar su atención en este tipo de
combustible que presenta desventajas para
ciertos sectores sociales y que puede
incluso afectar sus economías, como en el
caso de países subdesarrollados que bien
puede ser en Ecuador. Se debe analizar
además que aunque se sustituyan las
materias primas actuales por alimentos
transgénicos para lograr un elevado
rendimiento agrícola, el riesgo ambiental y
para la salud humana aún es elevado y en la
mayoría de los casos desconocido su
impacto a largo plazo.
Referencias:
Bioethanol Production (n.d.). In
MakeBiofuel. Retrieved May 9, 2015, from
http://www.makebiofuel.co.uk/bioethanol
-production
Bravo, E. (2007). Biocombustibles ¿solución
para quién?. In Ecuador Terra. Retrieved
May 9, 2015, from
http://www.terraecuador.net/revista_48/4
8_biocombustibles.html
Dubock, H. (2015). Genetically Modified
Foods: Scientific Perspective and
Controversies. In Cyberounds from:
http://www.cyberounds.com/cmecontent/
art508.html
Efectos de los biocombustibles en el medio
ambiente (2008). In BIOCOMBUSTIBLES:
PERSPECTIVAS, RIESGOS Y
OPORTUNIDADES. Retrieved May 15, 2015,
from
ftp://ftp.fao.org/docrep/fao/011/i0100s/i0
100s05.pdf
GENETICALLY MODIFIED FOODS (n.d.) In
GMO Foods from
http://www.henry4school.fr/Food/GM-
foods.htm
Las plantas transgénicas (2007). In PQBIO.
Retrieved May 16, 2015, from
http://www.porquebiotecnologia.com.ar/i
ndex.php?action=cuaderno&opt=5&tipo=1
¬e=26
Núñez, M., & García, P. (n.d.).
BIOCOMBUSTIBLES: Bioetanol y Biodiesel .
In Ensinantes de Ciencias de Galicia.
Retrieved May 9, 2015, from
http://www.enciga.org/files/boletins/61/bi
ocombustibles_bioetanol_y_biodiesel.pdf
Que son las Plantas Transgénicas? (2004,
March 11). In Cultivos Transgénicos:
Introducción y Riesgo. Retrieved May 16,
2015, from
http://cls.casa.colostate.edu/cultivostransg
enicos/sp_what.html
Biocombustibles y transgénicos…Andrés Coronel
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
8
Transgénicos: impacto medioambiental y
consecuencias para la salud (2009). In
GreenPeace. Retrieved May 16, 2015, from
http://www.greenpeace.org/espana/Globa
l/espana/report/transgenicos/salud_medio
ambiente_notas.pdf
Impactos de los biocombustibles... Joaquín Peña
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
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Impactos de la producción y uso de
bioetanol como biocombustible
alternativo.
Por: JOAQUÍN PEÑA, Estudiante se
Segundo Bachillerato Internacional.
El uso de bioetanol genera algunas
cuestiones acerca de el uso de los alimentos
con el objetivo de fabricación de un
biocombustible. En el 2009, los alimentos
que se utilizan en la producción del
bioetanol tuvieron un considerable
aumento de precios. Esto generó una
cuestión acerca de que si el uso de dichos
alimentos para la fabricación de
biocombustible era causante del
encarecimiento de los alimentos. La
respuesta a esto es negativa. El
encarecimiento estuvo causado
fundamentalmente por otros factores como
sequías. Sin embargo es importante analizar
datos como por ejemplo el porcentaje de
materia prima que se emplea para la
producción de bioetanol. En los Estados
Unidos, el 40% de las reservas de maíz
fueron destinados para la producción de
biocombustible. Esto indica que casi la
mitad de este producto alimenticio fue
utilizado para biocombustibles (Mele,
2012).
Analizando también las hambrunas que se
dan en África, resulta difícil entender que tal
cantidad de material se utilice para la
fabricación de un producto que sirve para la
movilización y la comodidad de ciertas
personas, olvidando otras que están en
situaciones difíciles y muchas de ellas
mueren a falta de este recurso (Imagen 1).
En el caso de los combustibles fósiles, no
existe este problema debido a que no se
utilizan para alimentación. Además en
muchos casos se deben cultivar grandes
zonas de los alimentos, no con el objetivo
de proveer de alimentos a la sociedad sino
de proveer de energía a máquinas, teniendo
otras alternativas como la energía solar,
eólica, etc.
Figura 1. La paradoja de los
biocombustibles. (Dime las ventajas y
desventajas de los biocombustibles!, 2011).
Las tierras que se emplean para la
producción de alimentos los cuales se
utilizan en la producción de
biocombustibles representan un espacio
considerable. Este espacio cultivado puede
estar destinado para la producción de estos
alimentos con el objetivo dar provisiones a
la sociedad. Si se analiza la huella ecológica
de distintos países, hay algunos que
exceden el limite per cápita de recursos
consumidos, es decir que si todas las
personas del mundo consumirían como
ellos, se necesitaría más de un planeta para
poder seguir viviendo de esta forma. Un
ejemplo es la forma de vida americana: si
todas las personas vivieran con un estilo de
vida promedio similar al de un americano,
se necesitarían 5 planetas para vivir
(Footprint Basics - Introduction, 2015). En
general, el nivel de consumo que se tiene
actualmente en el mundo, requiere de 1
planeta y medio para poder seguir
abasteciéndonos. Esto indica que lo que a la
tierra le toma 1 año y 6 meses regenerar,
nosotros lo consumimos en 1 año (World
Footprint Do we fit on the planet?, 2015).
Esta es una forma de vida insostenible que
si se sigue manteniendo así, llegará a un
punto en el que los recursos se acaben
(Gráfica 1).
Impactos de los biocombustibles... Joaquín Peña
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
10
Gráfica 1. Huella ecológica por países.
(obtenida de: Sostenibilidad, s.f.)
Estos datos también nos sirven para
asegurar que la producción de
biocombustible podría ser una alternativa
para los combustibles fósiles para muy
corto plazo debido a que actualmente ya
estamos en demanda de recursos y no se
puede usar la tierra de esta manera para
generar combustible.
Además, en el caso del metano que es el
biogás que se obtiene de la descomposición
de desechos orgánicos, es un tipo de
combustible que genera una huella
ecológica más alta. Esto se puede ver
utilizando un instrumento de medición de
huella ecológica:
http://www.footprintnetwork.org/en/inde
x.php/GFN/page/calculators/
Finalmente, el biocombustible deja una
duda sobre si realmente es una energía
verde y renovable. Si bien se utilizan
recursos renovables en lugar de recursos
fósiles limitados, el bioetanol genera
emisiones que también en cierto modo
contaminan el medio ambiente. La razón
por la que se puede considerar una energía
verde es porque las emisiones que se
liberan con la quema del biocombustible
han sido capturadas ya sea por la planta de
caña o de maíz que se empleó en la
fabricación de dicho combustible durante
los últimos años. Estas emisiones generan
un ciclo en el que las nuevas plantas que
crecen pueden absorber las emisiones y
nuevamente se utilizan para producir
biocombustible (Figura 2). Sin embargo en
el combustible fósil, el carbón que se libera
a la atmósfera es un carbón que ha sido
capturado por plantas de hace millones de
años, causando que exista una cantidad
mucho mayor en la atmósfera, lo cual
desencadena el efecto invernadero que es
uno de los principales problemas del
consumo del petróleo.
Figura 2. Ciclo del carbono y
biocombustibles. (Brans, 2013)
El biocombustible puede ser una alternativa
a corto plazo para reemplazar al
combustible fósil debido a que los vehículos
actuales no requieren de muchas
modificaciones en los motores, sin embargo
se considera por el autor que a largo plazo,
se pueden implementar mejores
alternativas como el uso de la energía
eléctrica que se puede obtener con paneles
solares. Para esto debe haber un proceso
por el cual poco a poco las máquinas
utilizadas en la actualidad puedan ser
reemplazadas con nuevas máquinas que
sean capaces de funcionar con energía
eléctrica.
Referencias:
Brans, E. (2013; Agosto, 27).
Biocombustibles de microalgas (I). En
ElodieBrans Blog desde:
https://elodiebrans.wordpress.com/2013/
08/27/biocombustibles-de-microalgas-i/
Dime las ventajas y desventajas de los
biocombustibles! (2011; jul 2). En
SolucionesEspeciales desde:
Impactos de los biocombustibles... Joaquín Peña
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
11
http://www.solucionesespeciales.com/201
1/07/dime-las-ventajas-y-desventajas-de-
los.html
Footprint Basics - Introduction. (2015,
February 27). In global Footprint Network.
Retrieved May 11, 2015, from
http://www.footprintnetwork.org/en/inde
x.php/GFN/page/basics_introduction/
Melé, D. (14 de Agosto, 2012). Alimentos vs
bioetanol: una cuestión económica,
ecológica y ética. En Ética empresarial.
Desde:
http://blog.iese.edu/eticaempresarial/201
2/08/14/alimentos-vs-bioetanol-una-
cuestion-economica-ecologica-y-etica/
Sostenibilidad, (s.f.). En
lacrisismultidimensional desde
https://lacrisismultidimensional.wordpress
.com/parte-2-las-caras-de-la-crisis-2/1-
crisis-ecologica/1-3-sostenibilidad/
World Footprint Do we fit on the planet?
(2015, March 12). In Global Footprint
Network. Retrieved May 11, 2015, from
http://www.footprintnetwork.org/en/inde
x.php/GFN/page/world_footprint/
¡Alerta! ¿Radón?... Lucas Martínez
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
12
¡Alerta! ¿Radón?
Lucas Martínez
Segundo Bachillerato Internacional
Unidad Educativa Santana.
¿Por qué de este ensayo?
El radón es un gas noble que surge de la
descomposición de elementos radioactivos,
este a su vez también es capaz de
descomponerse en otros compuestos
radiactivos con relativa facilidad (tiempo de
vida media de 4 días), por lo que se lo
considera a su vez un elemento radioactivo,
que son sustancias con tendencia a emitir
altas cantidades de energía, que puede llegar
a ser perjudicial al interactuar con formas de
vida (ACS, 2015).
El autor ha leído de algunas investigaciones y
publicaciones de internet que dicen que el
radón puede ser una causa de cáncer
pulmonar, aún dentro de las casas o de las
instituciones públicas, siendo la causa
principal de exposición a radiación ionizante
en ambientes no hospitalarios (ver gráfico 1)
(Darby et al., 2004; Krewski et al., 2005). La
OMS ubica al radón como la segunda causa
más importante del cáncer de pulmón
después del tabaco (OMS, 2014).
Imagen 1. Fuentes principales de radiación.
Imagen tomada de: Radiansa consulting (2012)
Por eso, es interesante e importante conocer
de este tema en el ámbito escolar, familiar y
social.
¿Dónde se encuentra el radón?
El radón se encuentra especialmente en
niveles subterráneos, sin embargo es común
que por diversos factores, como movimiento
de las placas tectónicas, o el movimiento de la
tierra por la actividad humana (como la
construcción, minería), se produzca la
liberación de radón hacia la superficie, gracias
al hecho de que es más ligero que varios de
los compuestos que lo rodean en el subsuelo.
Además es posible que se mezcle con el agua,
tal como en casos como en los posos, en
donde el nivel en el que se encuentra el pozo
lo hace más propenso a interactuar con radón,
siendo posible que este atraviese la pared del
pozo y se disuelva en el agua. Otra fuente de
radón son aquellos materiales de
construcción de origen natural o elaborados a
partir de productos de origen natural, como el
granito el yeso y el concreto, generalmente su
emisión de radón es baja pero existen casos
en el pueden llegar a ser considerables
(Moore, s.f.).
Esta última fuente es la que preocupa puesto
que muchas viviendas e instituciones han sido
construidas a base de estos materiales
naturales. Ya se tenían evidencias fuertes de
la participación del radón en el desarrollo de
cáncer de pulmón en los trabajadores de
minas de uranio donde las concentraciones
de este gas es elevada. Dos estudios que
buscaron el riesgo que representa la
exposición al radón en las residencias dan a
entender que existen evidencias de que a
medida que aumenta la concentración de
¡Alerta! ¿Radón?... Lucas Martínez
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
13
este gas aumenta la probabilidad de cáncer
de pulmón cuando la exposición es
prolongada en el tiempo, aún hasta con
valores de concentración del gas dentro de lo
considerado normal. Este problema fue
mayor en las personas fumadoras o
exfumadoras y pudo ser el causante del 2% de
todas las muertes por cáncer en Europa para
el año 2004 (Darby et al., 2004; Krewski et al.;
2005).
¿Cómo afecta el radón a los humanos?
Para explicar la relación entre la exposición al
radón y el desarrollo de cáncer de pulmón, lo
que ocurre es que en el momento de inhalar
el radón, este se descompone en otros
compuestos sólidos (como el Polonio-218 y el
Polonio-214), partículas cargadas de energía
que al ser sólidas se depositan en la pared de
los alveolos y su acumulación allí por lardos
períodos causa lesiones moleculares que con
el paso del tiempo podría terminar generando
cáncer. Sin embargo es necesario
comprender que no es inminente la
adquisición de cáncer de pulmón a quienes se
exponen a altas cantidades de radón, pero sí
que las posibilidades de desarrollar dicho
malestar incrementan, y, en caso de tratarse
de fumadores, los riesgos son aún más altos.
(EPA, 2013; Darby et al., 2004).
Como evidencia, se han realizado estudios en
donde se analizaba la salud de los obreros que
trabajaban en minas de uranio, los resultados
indicaron una alta incidencia de muertes por
cáncer de pulmón. Posteriormente se intento
verificar si estaba el radón involucrado con los
resultados del cáncer en los mineros, por lo
que se suministró altas dosis de este gas a
ratones, una considerable cantidad de ellos
terminaron por desarrollar tumores
pulmonares (NHI, 2011). También se ha
desarrollado experimentos de mutagénesis
celular y en animales que establecen a este
gas como un carcinógeno pulmonar (Krewski
et al., 2005).
Imagen 2. Riesgo de cáncer de pulmón según las concentraciones de radón en las residencias.
Imagen tomada de: Darby et al. (2004)
Por el momento la evidencia no está bien
sustentada pero parece existir ciertos indicios
que podrían significar que el radón podría
llegar a causar leucemia tras largos periodos
de exposición, en todo caso, aún se requiere
de mayor número de pruebas para verificar
esta hipótesis (NIH, 2011).
Conclusiones.
De forma general los informes consultados y
las noticias ubican a este gas como tóxico y
¡Alerta! ¿Radón?... Lucas Martínez
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
14
mutagénico particulamente en personas
fumadores o exfumadoras. Esto es muy
relevante, ya que al decir de algunos autores,
disminuir las concentraciones de radón en las
viviendas es relativamente poco costoso, por
ejemplo elevando la ventilación o poniendo
trampas para atrapar este químico al nivel del
suelo (Darby et al., 2004). En Ecuador no se
encontró ningún trabajo que hablara sobre
este tema, por eso es importante la
divulgación del mismo.
Bibliografía
ACS (2015). Radón, consultado en:
http://www.cancer.org/espanol/cancer/que
esloquecausaelcancer/otrosagentescancerig
enos/radon-carcinogeno
Darby, S. et al. (2004). Radon in homes and
risk of lung cancer: collaborative analysis of
individual data from 13 European case-
control studies. BMJ, Consultado en:
https://www.dhs.wisconsin.gov/sites/default
/files/legacy/radiation/radon/DarbyEtAl.pdf
EPA (2013) A Citizen's Guide to Radon.
Consultado en:
http://www.epa.gov/radon/pubs/citguide.ht
ml#risk
Krewski, D. et al. (2005). Residential Radon
and Risk of Lung Cancer. A Combined Analysis
of 7 North American Case-Control Studies.
Epidemiology; 16:137-145. Consultado en:
http://journals.lww.com/epidem/Abstract/2
005/03000/Residential_Radon_and_Risk_of_
Lung_Cancer_A.1.aspx
Moore, S. s/f, Should Homeowners Consider
the Radon Threat a False Alarm?, CATO
Institute, consultado en:
http://www.cato.org/publications/comment
ary/should-homeowners-consider-radon-
threat-false-alarm
NIH (2011). Radón y Cáncer. Consultado en:
http://www.cancer.gov/espanol/cancer/caus
as-prevencion/riesgo/sustancias/radon/hoja-
informativa-radon
OMS (2014, octubre). El Radón y sus efectos
en la salud. Nota descriptiva Nº 291,
consultado en:
http://www.who.int/mediacentre/factsheets
/fs291/es/
Radiansa consulting, (2012). El gas radón -
pruebas y reducción. Consultado en:
http://www.radiansa.com/radon/
Proyecto Genoma Humano… Ariana Vélez
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
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Proyecto Genoma Humano: sus resultados e
implicaciones.
Ariana Vélez Carrasco
Segundo Bachillerato Internacional
Unidad Educativa Santana
(Imagen tomada de: Chiste gráfico Dios Genoma
Humano, s.f.)
El proyecto Genoma Humano fue una
investigación internacional para determinar la
secuencia del genoma e identificar alrededor
de 25.000 genes que este contiene, así crear
una base de datos, con toda la información
obtenida de los genes y los pares de bases que
contiene una molécula de ADN. Esto facilitaría
entender mejor el desarrollo humano, las
causas genéticas y predisposiciones para una
serie de enfermedades, y la medicina
individualizada. El proyecto inicio en 1990 y
concluyo en el 2003, inicialmente coordinado
por The National Institutes of Health and the
U.S. Department of Energy (Amir, 2011), pero
terminó involucrando a científicos de 20
instituciones diferentes pertenecientes a seis
países: Francia, Alemania, Japón, China,
Reino Unido y Estados Unidos (Who was
involved in the Human Genome Project,
2015).
Al momento de analizar el proyecto Genoma
Humano es muy importante remontarnos al
pasado y descubrir los antecedentes que
hicieron posible realizar este proyecto. A
continuación hablaremos de los más
importantes.
Gregorio Mendel en 1866 que a
partir de sus experimentos y
resultados desarrolló las leyes de la
herencia, y a partir de eso en 1903
surge la teoría cromosómica de la
herencia (Perez, s.f).
En 1944 el microbiólogo Teodor
Avery con sus colaboradores
retomaron el experimento de
Federico Griffith llegaron a la
conclusión de que el ADN podía ser el
que contenga la información genética
(Pérez, s.f).
En 1952 Raymond Gosling bajo la
supervisión de Rosalind Franklin
obtuvieron La Fotografía 51 que es
una imagen del ADN mediante
Proyecto Genoma Humano… Ariana Vélez
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
16
difracción de rayos X (Fotografia 51,
2015), esto ayudo a que en 1953 I. D.
Watson y F. H. Crick presentaran un
modelo de la estructura
tridimensional del ADN, este modelo
significo el inicio de la genética
molecular (Pérez, s.f)
E. Chargaff desarrolló técnicas para la
separación y análisis cuantitativos de
las cuatro bases del ADN hidrolizado
(1949 -1953) (Pérez, s.f).
En 1960 se descubre la clonación de
genes (Pérez, s.f)
En 1965 se presenta el
desciframiento del código genético
gracias a Niremberg y Khorama.
(Pérez, s.f)
La técnica de secuenciación principalmente
utilizada en el Proyecto Genoma Humano fue
la de Frederick Sanger cuyo procedimiento se
destaca a continuación (Proyecto Genoma
Humano, 2015):
Al finalizar este proyecto se llegó a muchas
conclusiones las más relevantes se presentan
a continuación.
Antes del Proyecto se conocían
menos de 100 genes de
enfermedades ahora se conocen más
de 1.400 genes de enfermedades
humanas (Conclusion: Transcript, s.f).
Un fácil acceso a secuencias de genes
u otras secuencias de interés de
regiones cromosómicas específicas,
ya que los resultados se hicieron
públicos (Carvalho, 2015).
Se creía que los seres humanos
poseíamos entre 70,000 y 100,000
genes. Ahora se sabe que
aproximadamente tenemos entre
25,000 y 30,000. (Gutiérrez, s.f).
Los humanos poseen
aproximadamente 3 mil millones de
bases nitrogenadas. (Carvalho, 2015).
Se descubrió que los genes son
multifuncionales, podían regular la
expresión más de un tipo de proteína
(Silverman, s.f).
Se abrió con estos descubrimientos la
era de la farmacogenómica y la
medicina genómica (Mendoza
Martínez, s.f.).
Proyecto Genoma Humano… Ariana Vélez
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
17
El proyecto genoma humano conlleva muchas
implicaciones éticas que nos hace
plantearnos muchas preguntas sobre el
futuro de la genética y su impacto en la
sociedad.
Con los avances tecnológicos y genéticos en el
futuro cada individuo podría poseer su perfil
genético en el que muestre la predisposición
a enfermedades y su futura salud ¿Se
producirá discriminación a los individuos que
posean alteraciones en sus genes? ¿Se
considera ético terminar con la vida de un
feto con daños genéticos? (Gutiérrez, s.f)
Otra preocupación importante es si todos los
países o personas podrán tener acceso a estos
nuevos recursos incluso los que están en vía
de desarrollo, o será algo únicamente
disponible en países desarrollados. También
se espera que la información obtenida de las
investigaciones se haga pública y no sea
acaparada por el sector privado para
comercialización (Proyecto Genoma Humano,
2015).
Como conclusión el proyecto genoma
humano fue una de las investigaciones más
importantes de la historia cuyos resultados
fueron un éxito ya que lograron los objetivos
establecidos con un sin número de
aplicaciones médicas, biológicas y sociales, sin
embargo, vale recalcar las implicaciones
éticas que surgen a raíz de las puertas que
abre el proyecto, los cuales deben ser
analizados cuidadosamente para fomentar en
los países el mejoramiento en la salud y la
sociedad.
Bibliografía
Carvalho, T. (2014). The Human
Genome Project (1990-2003). N.p.:
The Embryo Enciclopedia. Retrieved
from
http://embryo.asu.edu/pages/huma
n-genome-project-1990-2003
Chiste gráfico Dios Genoma Humano.
N.p.: Pinterest.com. Retrieved from
https://s-media-cache-
ak0.pinimg.com/564x/cd/0c/fb/cd0c
fb3748d9969503b92c457d79b34c.jp
g
Conclusion: Transcript. (2012). N.p.:
National human genome research
institute. Retrieved from
http://www.genome.gov/25019986
Fotografia 51. (2015). N.p.:
Wikipedia, enciclopedia libe.
Retrieved from
https://es.wikipedia.org/wiki/Fotogr
af%C3%ADa_51
Gutierrez, G. A. (n.d.). Alcances del
proyecto genoma humano. N.p.:
geosalud. Retrieved from
Proyecto Genoma Humano… Ariana Vélez
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
18
http://www.geosalud.com/Genoma
%20Humano/gen_alcances.htm
Manzoor, Syed A. Human Genome
Project (2011) - Aims and Objectives.
N.p.: Biotech Articles Web. 21 Oct.
2015.
http://www.biotecharticles.com/App
lications-Article/Human-Genome-
Project-Aims-and-Objectives-
1074.html
Marrero, D. E., Concepcion, M. M., &
Perez, M. P. (n.d.). Antecedentes
historicos del proyecto genoma
humano y su origen. N.p.: Academia.
Retrieved from
http://www.academia.edu/1049620
6/TITULO_Antecedentes_hist%C3%B
3ricos_del_Proyecto_Genoma_Huma
no_y_su_origen._AUTORES
Mendoza Martínez, L. (s.f.). Proyecto
Genoma Humano y Medicina
Genómica en México: su efecto en
instituciones y organismos, en lo
político y en la sociedad. Retrieved
from
http://www.uam.mx/difusion/casad
eltiempo/35_iv_sep_2010/casa_del_
tiempo_eIV_num35_29_33.pdf
Proyecto Genoma Humano. (2015).
N.p.: Wikipedia, enciclopedia libe.
Retrieved from
https://es.wikipedia.org/wiki/Proyec
to_Genoma_Humano#Determinaci.C
3.B3n_de_la_secuencia_de_bases_ni
trogenadas_que_forman_el_ADN_h
uman
Silverman, J. (n.d.). What have we
learned from the Human Genome
Project? N.p.: How stuff works
science. Retrieved from
http://science.howstuffworks.com/li
fe/genetic/human-genome-project-
results2.htm
What was the Human Genome
Project and why has it been
important? (2015). N.p.: Genetics
Home Reference. Retrieved from
http://ghr.nlm.nih.gov/handbook/hg
p/description
Who was involved in the Human
Genome Project? (2015). N.p.: your
genome. Retrieved from
http://www.yourgenome.org/stories
/who-was-involved-in-the-human-
genome-project
Glucosa y respiración en levaduras… Andrés Coronel
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
19
¿Cuál de los tipos de respiración celular
realizados por la levadura consume más
glucosa?
Tema: Respiración Celular.
Autor: Andrés Coronel C.
Segundo de Bachillerato Internacional,
Unidad Educativa Santana.
1. Introducción:
Para empezar, vale destacar algunos
conceptos generales que la práctica en
cuestión involucra, y cuyo conocimiento es
de gran importancia para lograr la
comprensión del tema.
Primeramente, se considera primordial
definir a la respiración celular, la misma que
es, a rasgos generales una ruta o vía
catabólica (degradación de moléculas
grandes en pequeñas produciendo ATP, en
la cual se libera energía de forma
controlada, mediante la ruptura de los
enlaces de compuestos orgánicos, lo cual
permite la producción de ATP. (Allott and
Mindorff, 2014).
Previo a continuar extendiendo el tópico de
la respiración celular, se ha considerado
necesario hacer una pausa para definir al
ATP (adenosín trifosfato), el cual debido a
sus propiedades, es muchas veces llamado
la moneda energética del metabolismo,
debido principalmente a su estructura,
compuesta por una Adenina unida a una
Ribosa, la misma que junta 3 fosfatos
mediante enlaces fosfodiéster, los cuales al
ser rotos mediante una reacción de
hidrólisis, liberan una gran cantidad de
energía. (ATP, 2010).
El aporte energético del ATP evidencia
notoriamente la importancia de la
obtención y retención del mismo, algo que
se logra en la respiración celular a través del
uso controlado y cuidadoso de enzimas.
Para obtener ATP, un grupo fosfato es
enlazado a un adenosín difosfato o ADP, el
mismo proceso que requiere de energía, la
cual proviene de la mencionada ruptura de
enlaces de los compuestos orgánicos. (Allot
and Mindorff, 2014)
En este contexto, vale destacar que el ATP
no es transferido de célula a célula, y debido
a que estas requieren de un suplemento
continuo de energía, la respiración celular
como medio de obtención de ATP se
convierte en un proceso de carácter
indispensable para que la célula pueda
realizar sus actividades. Como por ejemplo:
Síntesis de ADN, ARN o proteínas, bombear
moléculas e iones a través de las
membranas mediante transporte activo y
movimiento de estructuras en el interior
celular, como cromosomas, vesículas o
proteínas en fibras para permitir la
contracción muscular. (Allot and Mindorff,
2014)
Así, acerca del ATP solo falta mencionar la
gran ventaja que posee como fuente
energética, pues permite que la energía
esté disponible de manera inmediata, ya
que esta se libera simplemente cuando se
hidroliza el ATP en ADP y un fosfato, los
mismos que pueden ser reconvertidos en
ATP mediante la respiración celular. (Allot
and Mindorff, 2014)
Una vez se ha definido el ATP como
producto de la respiración celular, y se ha
contextualizado el proceso de su obtención,
se procede a definir uno de los factores
fundamentales de la práctica en cuestión,
referente a la clasificación de la respiración
celular, es decir, a dos metodologías
distintas que la célula puede utilizar para
obtener energía.
Glucosa y respiración en levaduras… Andrés Coronel
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
20
Por un lado, está la respiración celular
aerobia, la misma que puede ser realizada
por todas las células eucariotas, debido a
que estas poseen mitocondrias, que es la
localización subcelular de este proceso, y
por ende, la estructura que determina la
estricta presencia de oxígeno para que la
respiración aerobia se lleve a cabo. Por otro
lado, la respiración anaerobia es el método
de obtención de ATP sin la necesidad de la
presencia de oxígeno. Las principales
diferencias entre los dos tipos de procesos
se detallan a continuación (Allot and
Midorff, 2014):
Presencia de Oxígeno: Tal como se
indicó previamente, la presencia de
O2 es lo que determina la capacidad
de realización de uno de estos
procesos.
Cantidad de ATP producida:
Mientras que la respiración celular
aerobia permite una obtención
entre 32 a 36 moléculas de ATP por
molécula de glucosa, la respiración
anaerobia obtiene
aproximadamente 2 moléculas de
ATP por molécula de glucosa, en el
caso de la fermentación alcohólica
(Respiración Anaerobia o
Fermentación, 2009), que es la de
interés en la práctica presente.
Velocidad de Producción de ATP y
Uso: En el caso de la respiración
anaerobia, la obtención de ATP,
aunque menor, es mucho más
rápida, lo cual convierte a la
respiración anaerobia útil en tres
situaciones en especial:
o Cuando se necesita una
cantidad pequeña pero
rápida de ATP.
o Cuando las reservas de
oxígeno se agotan en las
células respiradoras.
o En ambientes que son
deficientes en oxígeno.
Proceso: Tanto la diferencia en la
cantidad de ATP producida como en
la velocidad obtención de ATP en
los dos tipos de respiración celular
se explica en el contexto de las
etapas de ambos procesos, mismas
que se detallan a continuación :
Respiración Aerobia (Yuriar y López, 2012):
1. Glucólisis: Convierte la glucosa (que
posee 6 carbonos), degradándola a
2 ácido pirúvico.
2. Ciclo de Krebs: Se produce en la
mitocondria. Se realiza la oxidación
de glúcidos, ácidos grasos o
aminoácidos hasta producir CO2.
3. Cadena Oxidativa: Se transfieren los
electrones y protones a una cadena
de secuencias transportadoras
ubicadas en los oxisomas de las
mitocondrias, que en última
instancia, lo ceden al O2. El
producto de este proceso es
C6H12O6 6CO2 + 6H2O + 32-36ATP
Respiración Anaerobia:
1. Glucólisis: Convierte la glucosa
(que posee 6 carbonos),
degradándola a 2 ácido pirúvico.
(Díaz, 2015)
2. Fermentaciones: Las
fermentaciones se dan en ciclos, y
se considera necesario mencionar
el tipo fundamental de esta
práctica (Respiración Anaerobia o
Fermentación, 2009).:
Alcohólica: En esta vale hacer
hincapié debido a que es la que se
evidenciará en esta práctica, la
misma es realizada por
Glucosa y respiración en levaduras… Andrés Coronel
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
21
determinados tipos de hongos y
bacterias.
Imagen 1: Reacción química del
proceso de fermentación alcohólica
(Respiración Anaerobia o
Fermentación, 2009).
Por otro lado, la levadura es un hongo
unicelular, que se produce principalmente
en hábitats ricos en glucosa u otros
carbohidratos, como por ejemplo, la
superficie de una fruta. El valor que este
organismo otorga a la práctica radica en su
capacidad de realizar ambos tipos de
respiración celular, es decir tanto aerobia
como anaerobia. (Allot and Mindorff, 2014).
Este microorganismo posee una gran la
cantidad de usos fundamentales para el ser
humano (panadería, biotecnología,
fermentación de embutidos, producción de
bioetanol y de otros fermentos, etc.), a tal
punto, que anualmente más de un millón de
toneladas de biomasa en levadura son
utilizadas, en la industria de alimentos y
bebidas, donde la levadura juega un papel
esencial. (Damas, 2004; Villa, 2011;
Levadura: El Microorganismo Ilustre, 2000;
Allott and Mindorff, 2014).
Problema:
¿Cuál de los tipos de Respiración Celular
realizados por la Levadura provoca mayor
consumo de glucosa medida a través de la
pérdida de masa diaria por 11 días?
Objetivos:
Determinar la pérdida de masa diaria
producida en el sistema diseñado en
los Erlenmeyer de respiración
aerobia y anaerobia de la levadura, a
través de masarlos diariamente,
durante once días utilizando una
balanza de brazo.
Determinar cuál es el tipo de
respiración celular de la levadura que
ocasiona una mayor pérdida de masa
de los sistemas de respiración en
Erlenmeyer.
Explicar e interpretar los datos
arrojados por la experimentación e
identificar posibles limitaciones de la
práctica en base a los resultados
obtenidos.
Hipótesis:
Al realizar un análisis breve de aspectos de
la introducción, se ha llegado a la conclusión
de que el comportamiento que se espera en
los resultados de la práctica siga la
tendencia de que la pérdida de glucosa será
mayor en la respiración anaerobia pero la
pérdida de masa por CO2 será mayor en la
aerobia. Esto se debe a que durante la
respiración anaerobia se producirán 2CO2
mientras que en la respiración aerobia se
producirán 6CO2 por cada glucosa
consumida, siendo en esta última un
metabolismo más eficiente. Esto hará que
se pierda más glucosa durante el proceso de
respiración anaerobia o fermentación
alcohólica.
Variables:
Dependiente:
Pérdida de Masa por CO2 y por glucosa: La pérdida de masa se define como la diferencia (en gramos ±0,1 g) entre la masa inicial y la masa obtenida para cada tipo de respiración en los días posteriores. Dicha diferencia es provocada como resultado de la degradación de la glucosa por parte de la levadura que libera una cantidad determinada de CO2 en dependencia de la
Glucosa y respiración en levaduras… Andrés Coronel
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
22
realización de una respiración aerobia o anaerobia. Independientes: Tipo de Respiración: Cualitativa, no posee unidad. Define el tipo de respiración celular usada por la levadura para obtener energía. Esta puede ser aerobia, cuando la levadura se desarrolla en un ambiente en presencia de oxígeno y anaerobia si el ambiente no posee oxígeno, por lo cual se lleva a cabo el proceso fermentativo, y el producto difiere al de la respiración aerobia. Tiempo en días: Determina el período de tiempo que se ha escogido para realizar las mediciones de masa tanto del sistema aerobio como anaerobio, permitiendo obtener resultados diarios de la pérdida de masa provocada por ambos tipos de respiración celular, todo esto, a lo largo de 11 días.
Controladas:
Cantidad de Levadura: en gramos
(±0,01g).En el caso de esta
experimentación, la cantidad fue de un
gramo agregado a la suspensión de agua
primeramente y hervida, usada cuando se
enfrió hasta 40 grados centígrados ±2
grados.
Cantidad de glucosa: en gramos (±0,01g). Se
masó una cantidad de 50 gramos de glucosa
por un volumen fijo de 200 ± 2 ml de agua
destilada hervida en cada solución de los
sistemas aerobio y anaerobio en los
Erlenmeyer. De esta manera, se controló la
cantidad de glucosa inicial, misma que la
levadura degrada para obtener energía a
través de la respiración celular.
Materiales:
Vaso de Precipitación de
600ml.
Termómetro ±2oC
Trípode.
Mechero de Bunsen.
Malla de Calentamiento.
Erlenmeyer (250ml) con
tapón de goma horadado.
Pipeta ±0.1 𝑚𝑙.
Gasa Lista.
Balanza Electrónica
(±0.01𝑔)
Balanza mecánica de brazo
(±0.1𝑔)
Cinta adhesiva
transparente.
Levadura 1 gramo.
Manguera delgada, 20-
25cm.
Tijeras.
Probeta (±2.0𝑚𝑙)
Vaso de Precipitado de
150ml.
Varilla para agitar.
1000g de glucosa.
Procedimiento: (Díaz, 2015)
1. Hierva aproximadamente 600 ml
de agua durante 5 minutos en un
vaso de precipitados.
2. Apague el mechero y deje enfriar
hasta una temperatura de 40º C +/-
2º C.
3. Mase un gramo de levadura en
polvo y prepare con ella una
suspensión de 1 g ±0.01𝑔 en 50 ml
±2.0𝑚𝑙 de agua hervida (a 40º C
aproximadamente).
4. Mase 50 g ±0.01𝑔 de sacarosa
en un Erlenmeyer previamente
tarado y adicione 200 ml ± 2.0𝑚𝑙
de agua hervida. Agite hasta total
disolución. Prepare otra disolución
similar en otro Erlenmeyer.
5. Rotule los Erlenmeyer como
Aerobio y Anaerobio.
Glucosa y respiración en levaduras… Andrés Coronel
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
23
6. Adicione a cada Erlenmeyer 5 ml
±0.1 𝑚𝑙. de suspensión de
levadura. Agitar esta suspensión
antes de pipetear.
7. Ponga el tapón con la manguera
y la “trampa de aire” en el sistema
anaerobio y al aerobio solo cúbralo
con gasa.
8. Mase ambos Erlenmeyer en la
balanza de brazo.
9. Deje en reposo en zona oscura y
temperatura ambiente, masando
todos los días a la misma hora.
10. El sistema aerobio debe agitarse
todos los días con movimientos
circulares hasta observar la
levadura suspendida y para liberar
el CO2 y favorecer la oxigenación.
Resultados.
Una vez obtenidos y recopilados los datos
en bruto de los 6 equipos, creadores cada
uno de una muestra para el experimento, se
procedió con el procesamiento de los datos
para obtener cuatro datos principales. El
primero, una resta para conocer la pérdida
de masa diaria de cada tipo de respiración
en cada una de las muestras. El segundo,
una vez se obtuvieron las 6 pérdidas de
masa de cada día, una de cada muestra, se
obtuvo el promedio o media de pérdida de
masa diaria. En base a los mismos datos, se
obtuvo posteriormente l desviación
estándar, es decir, el valor de alejamiento
de los datos de la media, lo cual se relaciona
en el margen de error de la
experimentación y un dato fundamental
para obtener finalmente el coeficiente de
variación, es decir, el porcentaje de la media
que representa la desviación estándar, el
mismo que es un dato cuantitativo
fundamental para reconocer que tan amplio
es el error de la experimentación y las
limitaciones que lo justifiquen.
Los mismos se recopilaron en las tablas que
se presentan a continuación:
Tabla 1: Recopilación de los datos brutos de
la pérdida de masa obtenidas por cada
Equipo en el Erlenmeyer de respiración
Aerobia y Anaerobia durante 11 días.
Glucosa y respiración en levaduras… Andrés Coronel
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
24
La tabla presentada exhibe los datos brutos
de la pérdida de masa diaria obtenida en
base a los masajes de los dos sistemas
(aerobio y anaerobio) diseñados en los
Erlenmeyer, y masados diariamente por
cada uno de los 6 equipos, durante los once
días de la práctica. En general, podemos ver
que existe una pequeña aunque
representativa variación de la pérdida de
masa en cada uno de los días para cada
muestra.
Posteriormente, se procedió con el
procesamiento de los datos, es decir, la
obtención de el promedio de pérdida de
masa para cada día entre las 6 muestras, de
la Desviación Estándar, indicante del rango
de alejamiento de los datos de la media, es
decir, del margen de error de la
experimentación, y finalmente, del
Coeficiente de Variación, mismo que es
importante en el análisis definitivo e los
resultados al indicar que porcentaje de la
Media representa la Desviación Estándar, lo
cual permite conocer que tan importante es
el error cometido. La demostración del
procesamiento de estos datos se presenta
en las imágenes de los ANEXOS.
El procesamiento de estos datos se recopiló
en la tabla presentada a continuación.
Tabla 2: Tabla de Datos Procesados de
Media, Desviación Estándar (s) y Coeficiente
de Variación de las pérdidas de Masa
obtenidas en las 6 muestras durante 11
días.
En cuanto a la media, podemos observar
una separación clara de las pérdidas de
masa en cada tipo de respiración a partir del
día 2, desde donde se sigue una tendencia
de pérdida mayor en la respiración aerobia,
tal como se predijo en la hipótesis. Sin
embargo, se debe completar el análisis de la
tabla a partir de la observación de la
desviación estándar, y sobre todo del
coeficiente de variación, que arroja unos
resultados que convierten a los datos de la
media en poco fiables. Esto debido a que el
coeficiente de variación arroja valores
mayores al 10% en todas las muestras, algo
que se agrava si consideramos que en casi
todos los valores superan incluso el 20%, y
que llega a valores demasiado altos, por
ejemplo en el caso de la pérdida de masa en
el primer día en la respiración anaerobia,
donde alcanza la cifra de 66,7% (ver gráfico
1). Estos resultados nos obligan a buscar
fuentes de error y limitaciones que se
intentan describir en su mayoría
posteriormente en la conclusión.
Gráfico 1: Media y Desviación Estándar de
la pérdida de masa en el tiempo según el
tipo de respiración de la levadura.
Glucosa y respiración en levaduras… Andrés Coronel
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
25
En cuanto a la descripción de los elementos
que arroja el gráfico, podemos ver sin duda
alguna que la pérdida de masa resulta
mayor en el caso de la respiración aerobia,
tal como se había descrito en la hipótesis, lo
cual es bueno. Se puede apreciar de igual
manera que los datos de ambos tipos de
respiración sufren un distanciamiento con
el paso de los días, es decir, que a medida
que pasa el tiempo, se hace más evidente la
mayor eficiencia de la respiración aerobia
en la reducción de la masa respecto a la
respiración anaerobia, pues hasta el día 2,
los datos se muestran cercanos, sin
embargo, los mismos ocupan posiciones
cada vez más distantes con el pasar de los
días. Vale destacar del gráfico de igual
manera la amplia desviación estándar que
se muestra en los datos, que tal a como se
había descrito en el apartado de resultados,
resulta demasiado amplia en la mayoría de
los datos. En general también, es apreciable
la tendencia creciente de la pérdida de
masa en ambos tipos de respiración, es
decir que la pérdida de masa va
aumentando lo que se traduce en que
durante los 11 días que se realizó la
respiración no se llegó aún a un punto
donde debido a razones como podrían ser el
agotamiento de la glucosa y por ende de la
fuente de subsistencia de la levadura, la
pérdida de masa desaparezca y la masa se
vuelva constante.
En cuanto a la interpretación del gráfico,
podemos observar que su comportamiento
confirma lo planteado en la hipótesis. La
pérdida de masa es superior en el caso de la
respiración aerobia debido a su producto
que involucra la liberación de 6 moléculas
de dióxido de carbono, ante las dos
moléculas de la respiración aerobia, factor
que es fundamental tomando en cuenta el
contexto de la práctica que lo que mide es
precisamente la pérdida de masa de los
Erlenmeyer en función de la liberación de
CO2 al ambiente. A la par, esto coincide con
otra parte del análisis, que establece que
debido a la agitación que se realiza en la
respiración aerobia, es más factible que el
CO2 se libere, como un gas que se libera de
una bebida gaseosa, frente al sistema
anaerobio, que debido a la nula agitación
debería tener en sí mayor cantidad de CO2
disuelto en el agua, a lo cual hay que
agregarle que dentro de sus productos, se
retienen dos moléculas de etanol que no
son liberadas, lo cual hace que la pérdida de
masa total sea indudablemente inferior.
Finalmente, se ha considerado necesario
acotar a los resultados presentados hasta
ahora un cálculo más. El mismo cuyo
objetivo es hallar no solamente la pérdida
de masa total, sino la pérdida de masa
exclusivamente de la glucosa, que es un
valor específico diferente a la pérdida de
masa que esta práctica ha calculado, y que
resulta fundamental, pues, tal como se
planteaba en la hipótesis, en este caso la
mayor pérdida de glucosa no es de la
respiración aerobia, sino de la anaerobia, tal
como se demuestra a través de los cálculos
demostrados en la imagen 3 de los ANEXOS.
De estos se denota claramente que el
consumo de glucosa en la respiración
anaerobia fue cerca de dos veces mayor a la
que se empleó en la respiración aerobia (ver
gráfico 2).
Gráfico 2. Media de la pérdida de masa de
la glucosa a los 11 días de respiración celular
aerobia o anaerobia de la levadura.
Glucosa y respiración en levaduras… Andrés Coronel
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
26
2. Conclusiones:
En general, podría decirse que la práctica ha
sido suficiente para demostrar la respuesta
al problema en cuestión que es la misma
que la hipótesis había planteado. La pérdida
de masa en general es mayor cuando la
levadura realiza una respiración de tipo
aerobia. Sin embargo, tal como demuestra
la última imagen adjunta y en el gráfico 2, la
pérdida de masa específicamente de la
glucosa es mayor cuando se realiza
respiración anaerobia.
La primera respuesta puede explicarse, al
igual que se había retratado en la hipótesis,
por el gran peso que representa la
liberación de 6 moléculas de dióxido de
carbono en el caso de la respiración aerobia
frente a las solo 2 moléculas de CO2, que son
productos en la respiración anaerobia. En
tanto a la segunda respuesta, la pérdida de
masa específicamente de la glucosa es
superior en la respiración anaerobia, misma
que ofrece una cantidad de solo 2 ATP por
molécula de glucosa en su producto frente
a los 32 a 36 ATP que se obtienen por
molécula de glucosa en la respiración
aerobia. Por ello, se determina que la
levadura para suplir sus actividades
celulares deberá consumir una mayor
cantidad de moléculas de glucosa, a priori
de 16 a 18 veces más moléculas para
obtener la misma cantidad de energía que
en la respiración aerobia.
Tal como se ha dicho, los resultados
muestran claramente una tendencia que
satisface estas respuestas. Sin embargo, a
su vez los resultados se nos presentan bajo
un análisis de los mismos, como datos no
del todo fiables por las razones que se han
mencionado, de presentar un margen de
error demasiado alto, y es aquel error el que
se intentará justificar a través del
reconocimiento de posibles limitaciones
que se presentan a continuación:
La temperatura ambiental de la
ciudad de Cuenca, y del
laboratorio por ende, no es
cercana a la idónea para la
realización del experimento,
pues está lejos de alcanzar
valores entre 25 a 30 grados
centígrados, que es el margen
de temperatura óptima de
desarrollo para la levadura
(Levaduras, s.f). Además, si a
esto le agregamos que la
temperatura es variable entre
la mañana y la noche y de un día
a otro, eso afecta la precisión
de los resultados obtenidos y a
la acción de la levadura, que
pudo ser mucho mayor un día
de lo que lo fue en otro. Esta
limitación podría mejorarse en
prácticas posteriores mediante
el uso de la estufa, o de un
sistema de calefacción para el
laboratorio, que permita tener
a los sistemas aerobio y
anaerobio inmersos bajo una
temperatura constante y por
supuesto óptima para el
desarrollo de las actividades de
la levadura.
El pH es otra variable
interviniente y por ende
limitante de la práctica en
cuestión. No se llevó un
seguimiento de la variación de
pH en las soluciones, algo
importante tomando en cuenta
que la presencia de CO2 en el
agua aumenta la cantidad de
iones de Hidrógeno H+ lo cual se
traduce en una relación inversa
entre el CO2 y el pH, pues a
Glucosa y respiración en levaduras… Andrés Coronel
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
27
mayor concentración de CO2,
menor es el pH. En base a la
teoría, el no haber controlado
el pH, resulta una limitación a
considerarse importante para
la práctica. Esto debido a que la
levadura actúa óptimamente
en pHs medianamente ácidos,
alrededor de un valor entre 3 y
4 (Sasges, Sunderland and
Rizzo, s.f).
Si se considera que de los dos
sistemas, el único que se agita
es el de la respiración aerobia,
podemos esperar que este
libere una mayor cantidad de
CO2, y por ende, tenga una
acidez menor es decir, que sea
más alcalino que el sistema
anaerobio en el Erlenmeyer que
no se agita, que aunque libere
de igual manera CO2 al
ambiente, se podría comparar
con la liberación de CO2 de una
coca cola agitada y otra que no.
Queda claro entonces que el pH
de ambos sistemas será
distinto, y eso, en conjunto con
que no se desarrolló la
experimentación con un valor
óptimo, es una limitación que
explica posibles variabilidades
en los resultados. Esto se
pudiese controlar garantizando
el valor óptimo en ambas
soluciones a través de agregar
en caso de requerir un pH más
ácido, una sustancia que bien
podría ser una disolución Buffer
o Tampón. En ambos casos se
requeriría el uso de un pH
metro y de mediciones
constantes para mantener los
valores en ambos sistemas
dentro del rango óptimo de
acción de la levadura (Dante,
2010).
Una tercera limitación, radica
en el apreciamiento cualitativo,
que pese a lo esperado, se
produjo una cantidad de etanol
en las muestras de respiración
aerobia, factor que
compromete obviamente los
datos. El etanol cuya presencia
fue perceptible en base al
aroma, se produjo debido a que
con el tiempo la levadura
tiende a asentarse en el fondo
del Erlenmeyer. Si tomamos en
cuenta que se forma un
gradiente acerca de la
presencia de oxígeno, queda
claro que el oxígeno es más
difícil de conseguir desde el
fondo del recipiente, por lo cual
mucha de la levadura ahí
presente pudo realizar una
respiración anaerobia que haya
producido el etanol. A breves
rasgos, el problema del
asentamiento de la levadura se
corregía mediante la agitación
previa al masar diariamente el
sistema aerobio. Sin embargo,
esto no es suficiente, por lo cual
se sugiere en práctica futuras
utilizar un instrumento de
laboratorio que nos permita
tener una agitación constante,
manteniendo la levadura en la
parte de arriba de la solución y
asegurando que esta se
encuentre en el gradiente
donde mayor cantidad de
oxígeno pueda obtener
garantizando la realización de la
respiración celular aerobia.
Glucosa y respiración en levaduras… Andrés Coronel
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
28
Así, se puede concluir, que la
experimentación requiere un diseño mucho
más complejo al tomado en esta práctica
debido a una gran cantidad de factores
intervinientes que afectan la
reproducibilidad de los resultados, y que en
este caso arrojaron una variabilidad fuera
de lo que se podría considerar aceptable.
Sin embargo, el experimento tiene el mérito
de arrojar datos acordes con lo esperado
que establecen las tendencias que se habían
planteado en la hipótesis y que avalan los
fundamentos teóricos que se habían
estudiado, por lo cual podemos decir que la
práctica es en general satisfactoria, pues
responde de manera exitosa el hecho de
que la pérdida de masa general sería
superior en la respiración aerobia, y que la
pérdida de masa específicamente de la
glucosa fue mayor en el caso de la
respiración anaerobia.
Referencias:
ATP (adenosín Trifosfato) (2012, December 9). In Medicina Molecular. Retrieved June 5, 2015, from http://medmol.es/glosario/121012glosariomedmol_atp/
Díaz, D. (26 de Octubre de 2015) Clase de Biología: Metabolismo. Unidad Educativa Santana: Cuenca-Ecuador.
Díaz, D. (4 de Mayo de 2015) Clase de Biología: Respiración Celular. Unidad Educativa Santana: Cuenca-Ecuador.
Díaz, D. (6 de Mayo de 2015) Clase de Biología: Respiración Celular Aerobia y Anaerobia. Unidad Educativa Santana: Cuenca-Ecuador.
Respiración anaerobia o fermentación (2009, May 15). In Bios. Retrieved June 5, 2015, from http://benitobios.blogspot.com/2009/05/respiracion-anaerobia-o-fermentacion.html
López, D., & Yuriar, S. (2012, October 17). Respiración Aerobia y Anaerobia. In Prezi. Retrieved June 4, 2015, from https://prezi.com/itpvpzbvqwfm/respiracion-aerobia-y-anaerobia/vvv
Allot, A. Mindorff, D. (2014) Biology (2014 ed; pp. 123-127) Oxford University Press
Levadura: El Microorganismo illustre (2007, July). In EUFIC. Retrieved June 7, 2015, from http://www.eufic.org/article/es/artid/levadura/
Damas, L. (2004). USO INDUSTRIAL DE LEVADURAS. In VI Congreso de Ciencias de los Alimentos. Retrieved June 5, 2015, from http://www.respyn.uanl.mx/especiales/ee-6-2004/conferencias_juany/05.htm
Villa, M. (2011). ¿Por qué las levaduras son compuestos importantes para la industria?. In ainiacomunidad. Retrieved June 6, 2015, from http://comunidad.ainia.es/web/ainiacomunidad/blogs/biotecnologia/-/articulos/Dfu9/content/por-que-las-levaduras-son-compuestos-importantes-para-la-industria
Díaz, D. (8 de Junio de 2015). Resolución de Dudas: Informe de la Respiración Celular realizada por la Levadura. Unidad Educativa Santana: Cuenca-Ecuador.
Levaduras (n.d.). Retrieved June 7, 2015, from http://alezamora.galeon.com/aficiones1893538.html
Sasges, D., Sunderland, K., & Rizzo, L. (n.d.). The Effect of Changing pH in Yeast Fermentation. Retrieved June 7, 2015.
Dante, M. (2010, August 25). subir bajar y controlar el pH. In Acuariofilia en Ecuador. Retrieved June 10, 2015, from http://www.acuariofilia.ec/content/subir-bajar-y-controlar-el-ph
Glucosa y respiración en levaduras… Andrés Coronel
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
29
ANEXOS Imagen 2: Demostración de la Obtención de Media, Desviación Estándar y Coeficiente de Variación.
Fuente: Autor.
Imagen 3. Cálculo de la Pérdida de Masa de la Glucosa Específicamente.
Fuente: Autor.
Pigmentos fotosintéticos de espinaca… Marina Lazzarini
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
30
Tema: Separación e identificación de
pigmentos fotosintéticos.
Título: Identificación de clorofilas por
cromatografía en papel de hojas de
espinaca extraídas en alcohol de 85%.
Autor: Marina Lazzarini.
Segundo Bachillerato Internacional.
Unidad Educativa Santana.
INTRODUCCIÓN.
Para comprender acerca del tema que se va
a tratar se considera de importancia definir
algunos conceptos básicos. Podemos
empezar diciendo que la fotosíntesis es un
proceso metabólico anabólico que produce
compuestos de carbono en las células
vegetales a partir de energía de la luz y que
todas las plantas realizan. La misma
requiere de dióxido de carbono y agua para
sintetizar como producto final glucosa y
otros azúcares, los cuales brindan energía
para las plantas y oxígeno que es liberado al
ambiente. En cuanto a su localización
celular la podemos citarlo en el cloroplasto
de las células. (Allott & Mindorff; 2014). De
esta manera se sabe que además requiere
de los pigmentos llamados “clorofilas” las
cuales se encuentran ubicadas en la
membrana de el tilacoide aunque también
se pueden distinguir otros pigmentos como
los carotenoides (en la mayoría de los casos
presentan un color rojo, amarillo o naranja).
(Díaz; 2015).
Pero, ¿Qué son los pigmentos
fotosintéticos? Estos se definen a los
pigmentos como moléculas orgánicas que
absorben determinadas longitudes de onda
de la luz y tansfieren su energía para el
proceso de fotosíntesis (Plant and Soil
Sciences eLibrary , 2015; Pigmentos
Fotosintéticos; 2015). A pesar de esto se
distingue un resaltado color verde en las
plantas y esto se debe principalmente a la
presencia de pigmentos denominados
clorofila A y clorofila B, aunque no son los
únicos pigmentos pues también las plantas
suelen presentar xantofilas y carotenoides
como se dijo anteriormente (González,
2002). Un punto relevante que se puede
destacar en las clorofilas y carotenoides es
que almacenan parte de la energía luminosa
que absorbieron previamente y la
transfieren al centro de reacción donde se
transfieren electrones desde la clorofila y es
guardada como energía química para una
futura utilización en la fotólisis del agua
para liberar oxígeno. (Pérez; 2009).
En cuanto a la planta que se va a emplear en
la experimentación, la espinaca, se ha
recopilado información relevante acerca de
ella. Las espinacas se destacan por su alto
contenido en betacarotenos (pigmento
vegetal precursor de vitamina A), luteína,
antioxidantes, vitamina K, hierro, ácidos
grasos insaturados, etc. lo que la hace una
buena fuente nutritiva y nos brinda una
serie de beneficios, pues al ser consumida
puede ayudar a impedir varias
enfermedades y también tiene propiedades
anticancerígenas. Al igual que el resto de las
plantas presentan diferentes pigmentos
fotosintéticos, los cuales pueden separarse
mediante la disolución de material de las
espinacas (hojas) con alcohol y someter la
solución a un proceso denominado
cromatografía de papel (Espinacas; 2015).
En el caso de las espinacas, de acuerdo a
una publicación basada en una
investigación de University of Wisconsin
Chemistry, se han podido diferenciar
clorofilas (A y B) que definen el color verde
de la planta y son responsables de la
fotosíntesis (color verde azulado fuerte),
carotenoides que son transformados en
Pigmentos fotosintéticos de espinaca… Marina Lazzarini
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
31
vitamina A (amarillo anaranjado), feofitinas
que es una clorofila que ha perdido un ión
del magnesio que se produce por
sustitución por dos iones H+, y
consecuentemente se ve favorecida por el
medio ácido lo que le da un color verde oliva
con tonos marrones pero aun así sigue
aportando con el color de las hojas y por
último las xantofilas que figuran en la
oxidación de los carotenoides (amarillento).
(Belyeuse., s.f; Calvo., s.f).
También se considera relevante citar la
definición de González (2002) sobre los
solventes en relación a los pigmentos
fotosintéticos ya que esta definición se
ajusta al experimento que se pretende
realizar: “Los pigmentos clorofílicos son
insolubles en el agua, sin embargo pueden
disolverse con alcohol etílico o acetona
aunque no son los únicos y se los suele
denominar como separadores y de esta
manera los solventes de los pigmentos que
son extraídos de las hoja se los suele llamar
exctractantes”. Este procedimiento es
necesario ya que de esta forma la solución
podrá ascender por el papel filtro ya que el
solvente, en este caso el alcohol arrastra a
las clorofilas hasta una máxima distancia
desde el punto de origen, que es en otras
palabras, una técnica de separación de
sustancias químicas que se denomina como
cromatografía de papel y de esta manera
podremos observar la separación de los
pigmentos y/o clorofilas de la espinaca.
(Smith, Feinberg; s.f)
El objetivo de esta práctica es que mediante
la utilización de la técnica de cromatografía
de papel se logre separar los diferentes
pigmentos de una hoja de espinaca que se
van a encontrar previamente extraídos con
alcohol de 85o y de esta manera poder
medir la distancia que recorre cada
pigmento respectivamente desde el punto
de origen y visualizar las diferencias entre
cada pigmento, también poder obtener el
factor de movilidad relativa por aplicación
de una fórmula preestablecida, por lo que
se ha podido plantear la siguiente pregunta
problemática: ¿Cuáles pigmentos se
pueden visualizar a partir de la extracción
en alcohol de las hojas de espinaca por
cromatografía de papel y cuál es el Rf de
recorrido de cada uno? La cual será
respondida dependiendo de los resultados
obtenidos en la práctica respectivamente.
De igual manera se ha podido postular la
siguiente hipótesis: “Se va a poder visualizar
la clorofila A, clorofila B, carotenoides y
xantofilas de las hojas de espinaca y los
carotenoides se disolverán mejor con el
alcohol por lo que recorrerá una mayor
distancia en el papel filtro desde el punto de
origen.”
En esta práctica se puede identificar que la
variable dependiente corresponde al valor
del factor de movilidad relativa, pues la
distancia que cada pigmento recorre
correspondientemente depende de la
solubilidad de dicho pigmento con el
solvente que en este caso es el alcohol,
siendo precisamente este la variable
independiente. Otra variable determinante
y que se la podría mencionar como de
control es el grado del alcohol que se utilizó
para la disolución de la hoja de la espinaca,
pues este presentaba una concentración de
85 % y también se midió la cantidad que fue
incorporada que fue 41 ml. Sin embargo hay
otras variables que no pueden ser
controladas y que pueden crear una
varianza en los resultados, pues son
variables intervinientes. Para medir estas
variables se utilizaron una serie de
instrumentos los cuales nos permitían tener
mayor precisión para poder realizar la
disolución que va a ser utilizada para la
técnica de cromatografía de papel, los
cuales son presentados a continuación:
Pigmentos fotosintéticos de espinaca… Marina Lazzarini
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
32
Materiales:
Hojas de espinaca.
Mortero.
Embudo de vidrio.
Arena.
Alcohol de 85%.
Erlenmeyer.
Papel filtro.
Vasos de precipitación.
Caja de Preti.
Tijeras.
Probeta 100 ml (± 0,5 ml).
Regla (± 0,1 cm).
PROCEDIMIENTO.
Se hizo compilando los pasos de
(Sarmiento, 2011; Císcar, 2012):
1. Lavar las hojas de espinaca y quitar
las nerviaciones más gruesas con
tijeras.
2. Colocar estas hojas en el mortero y
añadir el solvente (alcohol)
conjuntamente con la arena.
3. Machacar las hojas hasta que el
disolvente adquiera un color verde
intenso.
4. Separar la fase sólida del extracto
filtrando por el embudo de vidrio al
matraz para obtener una solución
en alcohol de pigmentos.
5. Verter la solución sobre la caja de
Preti.
6. Recortar una tira aproximadamente
cuadrada de papel filtro y doblarla a
90o para colocarla en la caja de Petri
y dejarlo en reposo por un tiempo
no mayor de cinco minutos.
7. Observar y anotar lo que sucede.
RESULTADOS Y DISCUCIÓN.
Aplicando el procedimiento anteriormente
mencionado se pudo obtener cada
cromatograma siendo un ejemplo en
representado en la imagen 1.
Imagen 1. Cromatografía de la réplica 3 en
papel celulosa para pigmentos
fotosintéticos de la espinaca. Crédito:
Joaquín Peña, estudiante de Segundo
Bachillerato.
Con esta y las demás imágenes se pudieron
obtener los datos brutos de las distancias
recorridas por cada pigmento fotosintético
de esta planta. Cabe recalcar que los
pigmentos se pudieron diferenciar por las
diferencias de color que cada pigmento
presentaba respectivamente. Se registraron
3 réplicas en diferentes papeles filtro de
diferentes tamaños (pequeño, mediano y
grande) para de esta manera realizar un
promedio y de igual forma obtener una
desviación estándar para tener más
fidelidad de los datos. Otra aclaración
importante es que en cuanto a la distancia
del solvente no se pudo apreciar una recta
al final de su recorrido, pues era una especie
de curva hacia abajo, por lo que se tomó de
referencia un lado izquierdo y derecho de la
muestra, valores que posteriormente serían
utilizados para obtener valores del factor de
movilidad relativa (Rf). De esta manera se
obtuvieron los siguientes resultados:
Distancia del solvente (réplica 1, muestra
pequeña):
Izquierda= 3,8 cm.
Pigmentos fotosintéticos de espinaca… Marina Lazzarini
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
33
Derecha= 3,8 cm.
Distancia del solvente (réplica 2, muestra
mediana):
Izquierda= 5,4 cm.
Derecha= 4,9 cm.
Distancia del solvente (réplica 3, muestra
grande):
Izquierda= 5,9 cm.
Derecha= 5,2 cm.
En la tabla 1 se representa en la segunda
columna la distancia recorrida de cada
pigmento medida en centímetros en el
papel filtro, en la tercera y cuarta columnaa
se obtuvieron los datos pertinentes del
factor de movilidad relativa, tomando de
referencia la medida del lado izquierdo y
derecho de recorrido del solvente, estos
resultados fueron utilizados para obtener la
cuarta columna que representa la media del
valor de la izquierda y derecha del factor de
movilidad relativo de cada pigmento en la
primera réplica.
Tabla 1. Resultados cuantitativos de las
distancias y el factor de movilidad relativa
de cada pigmento fotosintético de las tres
réplicas.
*:Incertidumbre: Error de los instrumentos de medición (± 0,1 cm)
Procedente a diferenciar los pigmentos
fotosintéticos y medir los recorridos tanto
del solvente como de cada pigmento, se
empleó una operación de división entre las
distancias recorridas por las bandas sobre la
distancia recorrida del solvente. Por
ejemplo:
Réplica #2.
Rf = 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑟𝑒𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑑𝑎 𝑥 𝑏𝑎𝑛𝑑𝑎 (𝑖𝑧𝑞𝑢𝑖𝑒𝑟𝑑𝑎)
𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑟𝑒𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 (𝑖𝑧𝑞𝑢𝑖𝑒𝑟𝑑𝑎) y
Rf = 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑟𝑒𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑑𝑎 𝑥 𝑏𝑎𝑛𝑑𝑎 (𝑑𝑒𝑟𝑒𝑐ℎ𝑎)
𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑟𝑒𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 (𝑑𝑒𝑟𝑒𝑐ℎ𝑎)
Fórmula 1.
Rf de la clorofila b (izquierda) = 0,4
5,4= 0,070
Rf de la clorofila b (derecha) = 0,4
4,9 = 0,080
Debido a que se obtuvieron valores de
ambos lados se procedió a calcular la media
entre los dos valores para determinar el Rf
de cada pigmento en las diferentes réplicas.
Para realizar esto se utilizó una fórmula pre-
establecida. Por ejemplo:
Réplica #3.
Media = 𝑥1+𝑥2+𝑥3+⋯𝑥𝑛
𝑛
Fórmula 2.
Media Rf de la feofitina = 0,200+0,230
2 = 0,215
Como se obtuvieron 3 diferentes réplicas
con los factores de movilidad relativa de
cada pigmento se empleó la fórmula 2 de
media para obtener de esta manera el
promedio de justamente el Rf de cada
pigmento entre las réplicas. Por ejemplo:
Rf promedio Xantofila = 0,195+0,290+0,180
3 =
0,222
Pigmentos fotosintéticos de espinaca… Marina Lazzarini
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
34
Por el hecho de que se utilizaron 3 réplicas
referenciales es necesario calcular la
desviación estándar para establecer la
varianza o dispersión de los datos. De igual
forma se utilizó una fórmula pre-
establecida. Por ejemplo:
Desviación Estándar = √∑ (𝒙𝒊−𝒙)𝟐𝒏
𝒊−𝟏
𝒏−𝟏
Fórmula 3.
Desviación Estándar de la clorofila A:
Xi Xi-X (Xi-X)2
0,135 0,135 – 0,158 = -0,023
(-0,023)2 = 5,4 x 10-4
0,180 0,180 – 0,158 = 0,022
(0,022)2 = 4,694 x 10-4
0,160 0,160– 0,158 = 0,002
(0,002)2 = 2,7 x 10-6
X = 0,158 1,0121 x 10-3
Promedio = 1,0121 𝑥 10−3
3−1 = 5,0605 x 10-4
Desviación Estándar = √5,0605 x 10−4 =
0,023
Con la utilización de la fórmula 2 y 3 se han
podido obtener los valores promedio de
cada Rf de los pigmentos con su respectiva
desviación estándar, los cuales son
presentados en la siguiente tabla:
En la tabla 2 se representa en la primera
columna el promedio del factor de
movilidad relativo de cada pigmento entre
las 3 réplicas que se obtuvo con la fórmula
citada, y la segunda columna se representa
los valores respectivos de la desviación
estándar (± 1 DS) lo que nos indica
justamente el margen de error que se
puede dar en estos cálculos.
Tabla 2. Datos promedios de las réplicas del
factor de movilidad relativo de cada
pigmento con su respectiva desviación
estándar.
Se representaron estos valores en un
gráfico de barras ya que la variable
independiente (tipo de pigmento) es
cuantitativa y se puede observar a la
variable dependiente como el Rf de cada
pigmento. De igual manera dentro del
gráfico del promedio de los Rf se introdujo
la desviación estándar de cada medición
respectivamente y esto se ilustra en el
siguiente gráfico 1:
Gráfico 1. Valores del Factor de movilidad
relativa (± 1 DS por pigmento).
CONCLUSIONES.
Al realizar esta práctica se logró cumplir con
todos los objetivos y se respondió a la
pregunta problemática planteada, ya que se
pudieron visualizar y separar diferentes
pigmentos fotosintéticos presentes en
hojas de espinaca: Clorofila B, Clorofila A,
Xantofila, Feofitina y Carotenoides. De igual
Pigmentos fotosintéticos de espinaca… Marina Lazzarini
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
35
manera gracias a la técnica de
cromatografía de papel pudimos distinguir
estos pigmentos por sus colores y fue
posible medir la distancia que recorrieron
mediante el uso de una regla. En el gráfico
podemos observar que las distancias de los
pigmentos van aumentando en el siguiente
orden: Clorofila B, Clorofila A, Xantofilas,
Feofitinas y Carotenoides. Es importante
destacar que la Clorofila B fue el pigmento
con menor distancia recorrida, pues apenas
alcanzó 0,018 en el Rf y el pigmento de
Carotenoides alcanzó la mayor distancia
recorrida alcanzando 0,985 en el Rf,
marcando una notable diferencia
proporcional. Esto se debe a que el
pigmento de Carotenoides se disuelve de
mejor manera con el solvente (alcohol),
pues se puede decir que tiene una mayor
afinidad con el solvente y por ello mayor
solubilidad, por eso recorre una mayor
distancia y relativamente con los demás
pigmentos sucede lo mismo pero tienen
una menor afinidad si lo enfocamos de
derecha a izquierda respectivamente. Los
resultados obtenidos coinciden en el orden
de solubilidad para los dados por Aguilera
(2012) aunque en su trabajo no se vieron las
feofitinas.
En cuanto a la importancia del tema que se
ha estudiado, se puede decir que los
pigmentos son bases fundamentales para el
correcto desarrollo de la fotosíntesis de las
plantas, pues son los responsables de
absorber la energía lumínica para que sea
transformada en energía química, pues
presentan características específicas que les
permite adaptarse para aprovechar esta
energía. Manrique (2003) explica que son
los pigmentos primarios (clorofila a y b)
quienes realizan esta tarea, pero los demás
pigmentos “sirven como soporte para
ampliar el espectro de absorción de los
pigmentos primarios y por otra de servirles
como sistemas de protección frente a la luz
excesiva”. Por otra parte se puede apoyar a
la hipótesis que ha sido anteriormente
planteada ya que se postuló que se solo se
podría visualizar la clorofila A, clorofila B,
carotenoides y xantofilas; aunque en el
papel filtro se pudo diferenciar otro
pigmento fotosintético que se denomina
feofitina, y recapitulando lo expuesto en la
introducción se trata de “ una clorofila que
ha perdido un ión del magnesio que se
produce por sustitución por dos iones H+, y
consecuentemente se ve favorecida por el
medio ácido lo que le da un color verde oliva
con tonos marrones pero aun así sigue
aportando con el color de las hojas”
(Belyeuse., s.f; Calvo., s.f). Y en cuanto a la
distancia ya se demostró que los
Carotenoides alcanzaron la mayor distancia,
esto puede ser comprobado en el Gráfico 1.
Un punto importante es que los resultados
de Rf que se consultaron previamente para
plantear la hipótesis de cuál pigmento se
desplazaría más en el alcohol se
corresponden con los de Allott & Mindorff
(2014: p. 131) donde los carotenos tendrían
un Rf de 0,98, la feofitina de 0,81; las
clorofilas de 0,42 a 0,59 y las Xantofilas de
0,15 a 0,28. Como se ve solo coincide el Rf
para los carotenos y las xantofilas. Pero para
llegar a una conclusión esto no afecta los
resultados porque en el libro mencionado
se emplea propanona como disolvente de
los pigmentos y además no se emplea papel
de filtro sino una placa llamada TLC. Por ello
los resultados pueden diferir.
También se puede tener fuentes de error en
variables que no fueron controladas como
es el tiempo de exposición de la sustancia
en el papel filtro que no fue el mismo en
todos los equipos, la temperatura en la que
se encontraban las sustancias y la forma y
tamaño del papel recortado. De igual
manera hubo limitaciones al momento de
Pigmentos fotosintéticos de espinaca… Marina Lazzarini
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
36
medición ya que el disolvente no se movió
en una línea recta sino formando un arco lo
que dificulta la medición. Otra limitación es
que se realizaron pocas réplicas del
experimento, por lo que se puede decir que
los resultados pueden tener un margen de
error elevado. También que el disolvente
contenía agua por lo que esto pudo afectar
la disolución de algunos de los pigmentos en
el alcohol.
Por estas razones se puede proponer que
para un futuro experimento se mida a un
tiempo fijo de corrida, la temperatura
constante para que no haya mucha
evaporación (tal vez cerrando el recipiente
para mantener poca evaporación y ponerlos
todos a la misma temperatura) y la forma y
tamaño del papel recortado sean muy
similares o iguales. También que se emplee
alcohol absoluto para evitar los efectos de
estos factores en los resultados que se
obtienen y de igual manera se podrían
realizar más réplicas (mínimo 6) para tener
una menor varianza y que haya más
precisión en los resultados.
Referencias:
Aguilera, F. (2012). Cromatografía
de pigmentos vegetales. In PASEO
POR LA CIENCIA 2012 Asociación
Profesorado de Córdoba por la
Cultura Científica. Retrieved May
30, 2015, from
http://www.apccc.es/arch_apccc/fi
chas2012/lasvinas/lasvinas_cromat
ografiapvegetales.pdf
Allot, A., Mindorff, D. (2014)
Biology. United Kingdom: Oxford
University Press.
Belyeu, S. (s.f). Plant Pigments
Found in Spinach. In eHow.
Retrieved May 30, 2015, from
http://www.ehow.com/info_85519
00_plant-pigments-found-
spinach.html
CLOROFILA A VS. CLOROFILA B.
(2015, June). In Fisiología Vegetal.
Retrieved May 30, 2015, from
http://www.virtual.unal.edu.co/cu
rsos/ciencias/2000051/lecciones/c
ap02/anexo_13.htm
Calvo, M. (s.f). CLOROFILA. In
BIOQUIMICA DE LOS ALIMENTOS .
Retrieved May 31, 2015, from
http://milksci.unizar.es/bioquimica
/temas/pigmentos/clorofila.html
Los Pigmentos Vegetales y la
Fotosíntesis. (2015). In Plant & Soil
Sciences eLibrary. Retrieved May
30, 2015, from
http://passel.unl.edu/pages/infor
mationmodule.php?idinformation
module=1011797732&topicorder=
2&maxto=10
Espinacas . (2015). In Botanical
online. Retrieved May 31, 2015,
from http://www.botanical-
online.com/espinacas.htm
Manrique, E. (2003). Los pigmentos
fotosintéticos, algo más que la
captación de luz para la fotosíntesis.
In Revista Científica y Técnica de
Ecología y Medio Ambiente
Ecosistemas. Retrieved May 31,
2015, from
http://www.revistaecosistemas.ne
t/index.php/ecosistemas/article/vi
ewFile/250/246
Pérez-Urria, E. (2009). Fotosíntesis:
Aspectos Básicos. In Reduca
(Biología). Serie Fisiología Vegetal.
Retrieved May 30, 2015, from
http://eprints.ucm.es/9233/1/Fisio
logia_Vegetal_Aspectos_basicos.pd
f
Díaz, D. (s.f). FOTOSÍNTESIS. In
Dropbox. Retrieved May 20, 2015,
from
Pigmentos fotosintéticos de espinaca… Marina Lazzarini
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
37
https://www.dropbox.com/sh/4d7l
6flvauwv5a5/AAD25VyvVn94bbdK
NVk2LXsfa/BIOLOG%C3%8DA%20
MOLECULAR/RESPIRACI%C3%93N
%20Y%20FOTOSINTESIS/CONFERE
NCIA%20FOTOS%C3%8DNTESIS.pp
tx?dl=0
Císcar, R. (2012). CARNAVAL DE
QUÍMICA. In blogspot.com.
Retrieved May 23, 2015, from
http://ruthciscar.blogspot.com/p/c
arnaval-de-quimica.html
González, C. (2002, August).
Pigmentos fotosintéticos. In
Botanica. Retrieved May 23, 2015,
from
http://www.botanica.cnba.uba.ar/
Trabprac/Tp6/Pigmentos.htm
Sarmiento, M. (s.f). SEPARACIÓN DE
PIGMENTOS VEGETALES POR
CROMATOGRAFÍA SOBRE PAPEL. In
s.n. Retrieved May 23, 2015, from
http://ies.mariasarmiento.climanti
ca.org/files/2011/12/imaxen7.pdf
Actividad enzimática catalasa… Joaquín Peña
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
38
Título: Efecto de la concentración de sustratos en la actividad enzimática de la catalasa. Nombre: Joaquín Peña Segundo Año de Bachillerato Internacional Unidad Educativa Santana. Problema: ¿Cómo afecta la concentración de sustratos a la velocidad de la enzima catalasa de la levadura panadera? 1. Introducción. Las enzimas son proteínas complejas que se encargan de producir cambios químicos en nuestro cuerpo como por ejemplo la descomposición de alimentos, la coagulación de la sangre, etc. Se encuentran en los órganos y las células. (Vorvick, 2013). Su función específica es la de reconocer, unir y transformar sustratos en productos, los cuales son necesarios para la realizar funciones que permiten la vida. Todas las enzimas tienen un centro activo que es una cavidad o hendidura en su forma tridimensional. Este centro activo varía en su forma dependiendo de la enzima y es afín a la forma tridimensional del sustrato (Vázquez, 2003). La actividad enzimática cumple una serie de pasos: • Reconocimiento y unión: los reactivos llamados sustratos son reconocidos molecularmente por la enzima y se juntan al centro activo de dicha enzima. • Transformación: Los sustratos son cambiados químicamente en el centro activo, convirtiéndose en productos. Los productos se liberan dejando el centro activo libre para una nueva enzima. E (enzima) +S (sustrato) = E-S (Complejo enzima-sustrato) E-S = E (enzima) + P (producto). El producto es liberado de la enzima. La actividad enzimática se mide por la velocidad de transformación de sustratos en
productos. Esta actividad puede ser afectada por distintos factores. Entre estos factores se pueden destacar tres principales: temperatura, pH y concentración de sustratos (Hernández, 2008). Nos centraremos en la concentración de sustratos puesto que este es el factor que se ha analizado en la práctica de laboratorio. La velocidad de la reacción enzimática aumenta a medida que se incrementa la concentración del sustrato, debido a que mientras más moléculas de sustrato hay, es más probable que el sustrato se encuentre con la enzima y formen el complejo E-S (Hernández, 2008). El aumento de la velocidad es alto para concentraciones bajas. A medida que hay mayor concentración de sustratos, el aumento de la velocidad disminuye progresivamente hasta llegar a un punto de “saturación” en el que la velocidad deja de aumentar y se mantiene constante. En este punto se alcanza la velocidad máxima. En este laboratorio se analizó cómo la velocidad de la enzima catalasa de la levadura panadera es afectada por la concentración de peróxido de hidrógeno (H2O2). La catalasa es una enzima que se encarga de la descomposición del peróxido de hidrógeno en hidrógeno y oxígeno (González, 2010). El oxígeno es un elemento que fácilmente puede formar compuestos reactivos que afectan nuestra salud y pueden causar envejecimiento, tales como el peróxido de hidrógeno y radicales superóxido que atacan y mutan el ADN. Sin embargo, las células tienen enzimas antioxidantes como la superóxido dismutasa que convierte a los radicales superóxido en peróxido de hidrógeno y posteriormente la enzima catalasa convierte el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno. (Goodsell, 2004). La catalasa es una enzima importante debido a que cumple una función protectora en ciertos microorganismos. De hecho, la ausencia de esta enzima por factores genéticos, puede causar infecciones bucales que pueden incluso causar pérdida de dientes
Actividad enzimática catalasa… Joaquín Peña
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
39
o graves lesiones en los maxilares y tejidos bucales. Además la catalasa es utilizada en la industria textil para eliminar residuos de peróxido de hidrógeno (Gonzales, 2010). Aparte de estas aplicaciones de la enzima catalasa existen otras áreas de la industria en la que se la puede usar, como en la industria alimenticia. - Hipótesis: La actividad enzimática aumentará a medida que se incremente la concentración de sustratos, hasta llegar al
punto de saturación en que la velocidad se mantendrá constante. - Objetivos: • Analizar la velocidad acción de la enzima catalasa de la levadura panadera en dependencia de la concentración de sustratos, utilizando un manómetro para realizar la medición.
- Variables:
Variable interviniente Importancia. ¿Cómo puede controlarse?
Presión atmosférica La presión atmosférica es otro factor que puede influir en la variación de los datos, debido a que el instrumento utilizado (manómetro) funciona por la diferencia de presión. En el caso de que haya menor presión atmosférica, el líquido del manómetro subirá en mayor medida, en cambio si se realiza el experimento al nivel del mar, los resultados obtenidos serán menores en cuanto a la altura de la columna de agua (Díaz, 2015).
Temperatura La temperatura es una variable Interviniente que puede cambiar dependiendo de las características del día en que se realiza el experimento (día soleado, nublado, lluvioso), lo cual a su vez puede causar variaciones en las medidas debido a que también afecta la presión. Esto se puede controlar por medio de un equipo que mantenga la temperatura constante.
pH Si bien la medida de pH inicial del sustrato estaba entre 6 y 7, esta variable no fue controlada a lo largo del proceso y pudo variar debido a la mezcla con levadura.
Variable Unidad de
medida ¿Cómo medirla?
Independiente: Concentración de sustratos (H2O2).
% Se mide como los gramos de H2O2 en la masa total de disolución x100.
Dependiente: Velocidad de reacción enzimática.
cm/s Se mide por medio de un manómetro. Observamos la variación en la altura del líquido del instrumento en cm y dividimos para el tiempo de medición en segundos.
Control: Concentración de enzimas
% La concentración de enzima en todas las disoluciones se mantiene constante (2%). Esta cantidad se mide por medio de la jeringuilla y se aplica utilizando la misma.
Actividad enzimática catalasa… Joaquín Peña
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40
Otras variables: • Tiempo: Se trata del tiempo en que tarda una columna de agua en el manómetro en elevarse cierta distancia. • Altura de la columna de agua: Esta es otra variable que depende de la concentración de sustratos. A mayor concentración, existe una mayor variación en la altura de la columna de agua puesto que se forma más oxígeno como gas en la descomposición del peróxido de hidrógeno. Esto aumentará su volumen y presión en el tubo del manómetro para que se eleve la columna de agua. Ambas variables se emplean para medir la velocidad de la reacción dividiendo la altura alcanzada para el tiempo transcurrido. 2. Metodología.
- Materiales: 1. Vaso de precipitado de 1 L de volumen: con agua destilada. 2. Vaso de precipitado de 250 ml volumen: con el sustrato 𝐻2𝑂2 (Peróxido de hidrógeno) a concentración de 0,120 %. 3. Vaso de precipitado de 50 ml volumen: con la enzima catalasa de levadura panadera. 4. Pipeta (5𝑚𝑙 ± 0,05𝑚𝑙). 5. Dos jeringuillas (±0.2𝑚𝑙) 6. Una gradilla. 7. Seis tubos de ensayo para las disoluciones. 8. Manómetro con precisión de ± 0.1 cm (precisión de la regla). 9. Cronometro con precisión de ± 0.01 s. 10. Cámara de video. 11. Muestra de enzima: 1g de levadura panadera en polvo/100 ml de agua destilada.
- Procedimiento: 1. Preparar seis tubos de ensayo en una gradilla con diferentes concentraciones de sustratos. La cantidad de agua y de sustratos, en ml, de cada disolución se encuentra especificada en la siguiente tabla:
Tubo Concentración
(/%)
Adición H2O2 (/ml)
Adición H2O (/ml)
1 0.000 0.0 5.0
2 0.024 1.0 4.0
3 0.048 2.0 3.0
4 0.072 3.0 2.0
5 0.096 4.0 1.0
6 0.120 5.0 0.0
2. Colocar tapón a cada tubo de ensayo. 3. Quitar la aguja de la manguera que está en el manómetro. 4. Atravesar el tapón del tubo de ensayo con la aguja. 5. Agitar la enzima, cargar 2 ml con la jeringuilla y atravesando el tapón con la aguja
de la jeringuilla, adicionar la enzima a la disolución. 6. Una vez que se ha adicionado todo el contenido de la jeringuilla, conectar la manguera del manómetro a la aguja libre que está en el tapón del tubo de ensayo. 7. Registrar en video el instrumento por un tiempo determinado que pueda apreciarse un aumento de la columna de líquido en el manómetro, desde el momento en que se conecta la manguera del manómetro a la aguja libre para posteriormente observar el aumento en la altura de la columna de H2O. El video nos permite observar el momento justo en que empieza a subir la columna de líquido en el manómetro. 8. Desconectar la manguera del manómetro y sacar la jeringuilla y la aguja del tapón del tubo de ensayo. 9. Repetir el proceso desde el paso #4 con el resto de concentraciones. 10. Se calcula la velocidad dividiendo la altura de líquido desplazada para el tiempo y se expresa como cm/s. Esta velocidad de
Actividad enzimática catalasa… Joaquín Peña
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41
aumento de la columna será directamente proporcional a la velocidad de la reacción catalizada por la enzima. (Diaz, 2015) 3. Resultados. Se realizaron 4 mediciones de velocidad para cada concentración de sustratos. En las tablas de datos brutos, para cada concentración se puede observar: tiempo inicial (to), tiempo final (tf), altura inicial (ho), altura final (hf), diferencia de tiempo (∆t), diferencia de altura (∆h) y el cálculo de la velocidad (∆h/∆t). El tiempo está dado con una precisión de ± 1s, la altura con una precisión de ± 0.1cm y la velocidad está calculada con cuatro cifras decimales. Los resultados brutos de cada replica (grupo) se presentan en las tablas 1 a la 4 de los anexos. Se utilizaron los datos de las velocidades de las 4 tablas de datos brutos presentadas anteriormente para calcular la media y desviación estándar en cada concentración. A continuación se presenta el ejemplo de los cálculos a realizar en la concentración 2 (0.024%). - ∆t (Tabla 1): tf - to = 120 – 5 = 115 s - ∆h (Tabla 1): hf - ho = 25.5 – 25.7 = 0.2 cm - Velocidad cm/s (Tabla 1): V = ∆h/∆t V = 0.2/115 = 0.002 cm/s - Calculo de la media:
�̅� = Σ x
𝑛
�̅� = 0.002 + 0.026 + 0 + 0
4 = 0.007cm/s
- Desviación estándar:
S = √Σ (x− �̅� )2
𝑛−1
𝑿 𝑿 - 𝑿 ̅ (𝑿 − 𝑿 ̅)𝟐 0.002 0.002 – 0.007 =
-0.005 (-0.005)2 = 0.000025
0.026 0.026 – 0.007 = 0.019
(0.019)2 = 0.000361
0.000 0 – 0.007= -0.007
(-0.007)2 = 0.000049
0.000 0 – 0.007 = -0.007
(-0.007)2 = 0.000049
∑ (𝑿 − 𝑿 ̅)𝟐 = 0.000484
s = √0.000495
3 = ±0.013 cm/s
Tabla 5. Valores de la velocidad media con su respectiva desviación estándar (s) de las 6 concentraciones de sustratos. Los resultados se presentan en cm/s.
c(H2O2) (/%)
Velocidad de reacción (/cm/s)
s (/cm/s).
0.000 0.000 0.000
0.024 0.007 0.013
0.048 0.024 0.015
0.072 0.081 0.037
0.096 0.117 0.045
0.120 0.179 0.088
Con los datos de la tabla 5 se graficó las medidas promedio de la velocidad con la desviación estándar como barras de error por cada concentración.
Actividad enzimática catalasa… Joaquín Peña
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42
Grafico 1. Velocidad promedio por cada concentración ± 1 desviación estándar (s).
4. Conclusiones. Con el análisis de todos los resultados obtenidos se puede concluir que la actividad enzimática requiere de sustratos para que se pueda desarrollar. Se pudo observar que en la ausensia de H2O2 (sustrato), no hubo variación en la altura de la columna del agua del manómetro, lo cual indica que la velocidad de la actividad enzimática es 0, lo que es muy lógico porque la enzima sin sustratos no podrá formar el gas oxígeno que es el que desplaza la columna de agua en el manómetro. A medida que aumenta la concentración de sustratos, la velocidad de la actividad enzimática aumenta desde 0.007 cm/s para una concentración de sustratos de 0.024% hasta una velocidad de 0.179 cm/s para una concentración de sustratos de 0.120%. Esto ocurre debido a que cuando existen más moléculas de sustrato en una disolución, es más probable que estos encuentren una enzima y se unan a su centro activo para ser transformados en productos. De esta manera más enzimas tendrán sus centros activos ocupados y la velocidad de su actividad aumentará.
En el gráfico se puede observar que inicialmente la velocidad de la actividad enzimática aumenta en menor medida, y mientras la concentración se incrementa la diferencia de la velocidad es más amplia entre una concentracion y otra. Esto coincide totalmente con lo que se conoce sobre los efectos de la concentración de sustratos sobre la actividad de las enzimas como se dijo en el párrafo anterior. Sin embargo la velocidad no deberá aumenta indefinidamente si la concentración sigue aumentando puesto que se llega a una velocidad máxima de la enzima causada por la saturación de los centros activos (Hernandez, 2008). En el gráfico 1 visto arriba no se llega aún a observarse el fenómeno de saturación porque la concentración de sustratos aún no es saturante pero si se ve que el gráfico de la velocidad de actividad enzimática parece que va a tener una forma de “S” si se llegara a la saturación. Esta forma se puede observar en la actividad de enzimas alostéricas. Las enzimas alostéricas tienen formas activas e inactivas como gracias a la unión de sustratos en el centro activo y de moléculas reguladoras en otros sitios. En concentraciones bajas de sustratos las enzimas alostéricas mantienen una forma inactiva, por eso inicialmente su variación en la velocidad es baja. Posteriormente adoptan una forma activa y los sustratos se unen con mayor afinidad, dando paso a un fenómeno llamado cooperatividad. Esto provoca un gran aumento en la velocidad en un estrecho margen de concentración de sustratos. Finalmente se llega a la saturación provocando que la velocidad deje de aumentar y se forma una “S” en el gráfico de la velocidad (Enzimas y Catálisis, 2004). Justamente, la enzima catalasa es una enzima alostérica (Céspedes Miranda, 1996) por lo que esto coincide con lo explicado anteriormente (ver la siguiente imagen).
-0,05
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0 0,024 0,048 0,072 0,096 0,12
Vel
oci
dad
de
reac
ció
n e
nzi
mát
ica
(/cm
/s)
Concentración de sustrato (/%)
Actividad enzimática catalasa… Joaquín Peña
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
43
Imagen tomada de: Problema de Energía, Enzimas y Catálisis . (Mayo, 2004) En los resultados del gráfico se puede observar que a medida que la actividad enzimática aumenta, existe una mayor variabilidad en los datos. Esto puede ser causado debido a que en una mayor concentración de sustratos la altura de la columna de agua aumenta a mayor velocidad y el tiempo de medición no tuvo en cuenta el tiempo de reacción de cada persona en los subgrupos de trabajo para determinar el punto final de la medición. Además, otras variables a considerar que pueden haber influido en las mediciones son la temperatura, la cual puede variar dependiendo del día y en consecuencia afectar la presión atmosférica. Temperaturas elevadas aumentan la presión atmosférica (Presión atmosférica, 2010); el pH es otra variable interviniente no controlada. Si bien al inicio del experimento las disoluciones tenían un nivel de pH entre 6 y 7, éste pudo ser afectado por la actividad de la levadura y no fue controlado a lo largo del experimento. Considerando estas limitaciones, se propone realizar nuevos estudios experimentales que tengan en cuenta estas variables y las mantengan constantes para así asegurar que las variaciones de velocidad sean causadas únicamente por la concentración de sustratos. Además, las variables mencionadas (temperatura y pH), pueden ser analizadas en otros estudios como factores intervinientes en la velocidad de la actividad enzimática, para lo cual se debería mantener constante la concentración de sustratos. Se propone además realizar más réplicas de cada
tratamiento para reducir el margen de error de los experimentos repetidos pero también diseñar una cantidad de concentraciones diferentes mayor para poder apreciar el comportamiento de la velocidad más cercano al descrito en los libros de textos. Esta concentración no debe ser muy grande porque la catalasa se inhibe con altas concentraciones del peróxido de hidrógeno (Díaz, 2003). 5. Referencias. • Céspedes Miranda, E., Hernández Lantigua, I., Llópiz Janer, N. (2015). Enzimas que participan como barreras fisiológicas para eliminar los radicales libres: II. Catalasa. En Rev Cubana Invest Biomed 15(2), desde: http://www.bvs.sld.cu/revistas/ibi/vol15_2_96/ibi01296.htm • Díaz Arce, D. (2015). Práctica de laboratorio: ¿Cómo la concentración de sustratos afecta la velocidad de la enzima catalasa de la levadura panadera? En Unidad Educativa Santana: Cuenca-Ecuador Díaz, A. (2003). La estructura de las
catalasas. En REB 22 (2): 76-84. Desde: http://www.uacj.mx/ICB/redcib/Documents/REB_DOC/2003/06/2003-2_LA%20ESTRUC_.pdf
• Goodsell, D. (Septiembre, 2004). Catalase. En Protein Data Bank. Desde: http://www.rcsb.org/pdb/101/motm.do?momID=57 • González, M. (Octubre 25, 2010). Enzima Catalasa. En La Guía. Desde: http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/enzima-catalasa • Hernández, S. (s.f.). Biocatalizadores. Enzimas alostéricas. En 2bachillerato.es. Desde:
Actividad enzimática catalasa… Joaquín Peña
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
44
http://www.2bachillerato.es/biologia/tema5/p6.html • Hernández, S. (s.f.). Biocatalizadores. Factores que influyen la actividad enzimática. En 2bachillerato.es. Desde: http://www.2bachillerato.es/biologia/tema5/p5.html • Presión atmosférica. (Junio 11, 2010). En Ventanas al universo. Desde: http://www.windows2universe.org/earth/Atmosphere/atm_press.html&edu=elem&lang=sp • Problema de Energía, Enzimas y Catálisis . (Mayo, 2004). En El proyecto biológico.
Bioquímica. Desde: http://www.biologia.arizona.edu/biochemistry/problem_sets/energy_enzymes_catalysis/14t.html • Vázquez Contreras, E. (Octubre 14, 2003). Sitio activo. En Bioquímica y biología molecular en línea. Desde: http://laguna.fmedic.unam.mx/~evazquez/0403/propiedades%20enzimas1.html • Vorvick, L. J. (Enero 21, 2013). Enzima. En MedlinePlus. Desde: http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/002353.htm
ANEXOS Tabla 1. Resultados brutos de altura, tiempo y velocidad obtenidos por el grupo 1.
Concentración de H2O2 (/%)
0.000 0.024 0.048 0.072 0.096 0.120
to (/s) 5 5 5 5 5 5
ho (/cm) 25.0 25.7 25.5 25.1 25.4 25.3
tf (/s) 90 120 93 90 90 60
hf (/cm) 25.0 25.5 23.9 20.5 18.3 15.2
Δt (/s) 85 115 88 85 85 55
Δh (/cm) 0.0 0.2 1.6 4.6 7.1 10.1
V= Δh/Δt (cm/s) 0.000 0.002 0.018 0.054 0.084 0.184
Tabla 2. Resultados brutos de altura, tiempo y velocidad obtenidos por el grupo 2.
Concentración de H2O2 (/%)
0.000 0.024 0.048 0.072 0.096 0.120
to (/s) 0 0 0 0 0
ho (/cm) 0.0 0.0 0.5 0.4 0.0 0.4
tf (/s) 16 19 18 49 11 25
hf (/cm) 0 0.5 1.1 7.0 1.6 6.2
Δt (/s) 16 19 18 49 11 25
Δh (/cm) 0.0 0.5 0.6 6.6 1.6 5.8
V= Δh/Δt (cm/s)
0.000 0.026 0.033 0.134 0.146 0.232
Actividad enzimática catalasa… Joaquín Peña
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
45
Tabla 3. Resultados brutos de altura, tiempo y velocidad obtenidos por el grupo 3.
Concentración de H2O2 (/%)
0.000 0.024 0.048 0.072 0.096 0.120
to (/s) 5 5 5 5 5 5
ho (/cm) 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7
tf (/s) 90 90 60 60 60 60
hf (/cm) 2.7 2.7 4.8 6.9 11.7 16.6
Δt (/s) 85 85 55 55 55 55
Δh (/cm) 0.0 0.0 2.1 4.2 9 13.9
V= Δh/Δt (cm/s)
0.000 0.000 0.038 0.076 0.164 0.253
Tabla 4. Resultados brutos de altura, tiempo y velocidad obtenidos por el grupo 4.
Concentración de H2O2 (/%)
0.000 0.024 0.048 0.072 0.096 0.120
to (/s) 5 5 5 5 5 5
ho (/cm) 21.5 21.5 23.7 23.5 23.5 23
tf (/s) 35 35 45 39 39 29
hf (/cm) 21.5 21.5 23.5 21.5 21 21.7
Δt (/s) 30 30 40 34 34 24
Δh (/cm) 0.0 0.0 0.2 2.0 2.5 1.3
V= Δh/Δt (cm/s)
0.000 0.000 0.005 0.059 0.074 0.054
¿Cómo afecta la temperatura la actividad de la levadura…? … Alex Strelkow
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
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Título: ¿cómo afecta la temperatura las
reacciones catalizadas por enzimas en la
levadura en polvo que transforman el
azúcar en el gas CO2 medido por un
sistema sencillo de volumen de gas
retenido en un globo?
Autor: Alex Strelkow
Primerio de Bachillerato Pre-BI
Unidad Educativa Santana
Introducción:
En esta práctica de laboratorio, la clase
observó el efecto de la temperatura en la
actividad de las enzimas que se encuentran
en la levadura. La levadura es un organismo
unicelular, eucariota. Es considerado un
tipo de hongo y es mayormente conocido
por su uso doméstico. Es empleada en la
producción de pan, bebidas alcohólicas
fermentadas (cerveza, vino, etc.), entre
otros. Esto es posible por el simple hecho de
que la levadura consume carbohidratos
como fuente de energía. Al oxidar la
sustancia seleccionada, emite dióxido de
carbono. (McDougal, S.F)
Una de las sustancias que consume la
levadura es la sacarosa que un disacárido
(carbohidrato), formado de los
monosacáridos glucosa y fructosa. Es el
azúcar de mesa extensamente conocido en
los alimentos comunes que consumimos
diariamente. La sacarosa es una fuente de
energía de la levadura, y su presencia
acelera la respiración celular de la levadura
por tener más sustratos. Al oxidar el azúcar,
la levadura expulsa CO2, mientras más
azúcar consume, mas CO2 liberará. (Ellis,
S.F) (Radney, 2013)
La temperatura puede tener un efecto
positivo y negativo en las
enzimas/proteínas. Mientras más alta la
temperatura, más rápido se muevan la
moléculas. Con más energía cinética, sube la
probabilidad de sustratos encontrándose
con centros activas de enzimas, y por lo
tanto hay más chance de transformar en
producto. Esto sucede hasta que la
temperatura llega a la temperatura óptima
de esa enzima específica. Desde ese punto
la enzima se desnaturaliza, perdiendo su
estructura, y en reacción a eso, su función
también. En el caso de la levadura, la
temperatura optima está en el rango entre
20°C-30° C. (Editorial, 2013)
Viendo desde un punto de vista industrial,
es muy importante saber cómo funciona la
levadura a diferentes temperaturas. De esta
forma sería vital saber a qué temperaturas
se puede obtener el mejor vino y en más
corto tiempo, o cómo se puede obtener pan
de mejor calidad en el menor tiempo. Estos
son preguntas vitales si uno quiere
desarrollar y obtener con calidad la
sustancia que está fabricando. Una de las
formas más sencillas es medir la producción
de CO2 pero los métodos pueden ser
costosos como los detectores de este gas
(Sensor de Dióxido de Carbono, s.f.). En este
experimento se verán dos temperaturas
una la temperatura ambiente de 17oC
propia del clima de Cuenca en esta
temporada y otra de 50oC y además se dará
a prueba un método sencillo para evaluar la
actividad de esta levadura para estas
temperaturas.
Hipótesis:
Según la información que tenemos, mi
hipótesis respondiendo la pregunta
problema es lo siguiente: ¿cómo afecta la
temperatura las reacciones catalizadas por
enzimas en la levadura en polvo que
transforman el azúcar en el gas CO2
medido por un sistema sencillo de volumen
de gas retenido en un globo? Las enzimas
de la levadura tienen una temperatura
optima entre el rango de 20°C-30° C.
Mientras la temperatura esté más cerca de
este rango será mayor la producción de gas
¿Cómo afecta la temperatura la actividad de la levadura…? … Alex Strelkow
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
47
en el tiempo dado. Mientras más alta sea la
temperatura menos será la producción del
CO2.
Variables:
Variable dependiente Variable independiente
Nivel de inflado del globo/tiempo= Actividad enzimática
Temperatura
Materiales:
1. Balanza (+/- 0,01 g)
2. Vaso precipitado
3. Agitadores de vidrio
4. Tubos de ensayo
5. Probeta (+/- 0,05 ml)
6. Gradilla
7. Globos (5)
8. Agua tibia
9. Levadura en polvo (La Reposterita)
10. Azúcar morena (Azúcar Valdez)
11. Estufa (+/- 0,5° C)
12. Jeringuillas 3ml (+/- 0,1 ml)
13. Cucharas plásticas (2)
14. Termómetro (+/- 2oC)
Procedimientos:
1. Pese 10,00 g (+/- 0,01 g) de azúcar
morena en el vaso precipitado de
150ml.
2. Adicione 50ml de H2O (40° C +/-
2oC) y agite hasta disolver con una
varilla de vidrio.
3. Pese 2,00 g de levadura en polvo
en el vaso de precipitación, todos
de 100ml. (precisión +/- 0,01 g)
4. Adicione a esta levadura 50 ml (+/-
0,05 ml) de H2O (40° C). Agite hasta
suspender con la otra varilla de
vidrio.
5. Rotule los tubos de ensayo como
se muestra. Las mediciones de
volumen se realizaron con las
Jeringuillas 3ml (+/- 0,1 ml):
Tubo 1: Blanco= tendrá
2ml H2O + 2ml disolución
de azúcar.
Tubo 2: Blanco levadura=
2ml H2O + 2ml levadura sin
azúcar.
Tubo 3: Temperatura de
17oC = 2ml levadura + 2ml
azúcar
Tubo 4: Temperatura 50°
C= 2ml levadura + 2ml
azúcar en la estufa con
temperatura de 50° C
6. Coloque los globos sobre los tubos
como se ve en las fotos más
adelante.
7. Pase el tubo 4 a la estufa (50° C +/-
0,5° C). Los demás dejarlos en la
gradilla en su puesto de trabajo.
8. Espera 90 min, extrae el tubo de la
estufa y ponerlo en la gradilla.
9. Toma fotos de los resultados para
realizar la in interpretación de sus
resultados (LAVE EL MATERIAL).
10. Para evaluar la velocidad se asume
la siguiente escala:
- Se le da valor 1 cuando el
globo no parece nada inflado.
- Se le da el valor 2 cuando el
globo está medianamente
inflado pero no en posición
recta.
- Se le da el valor 3 cuando el
globo está totalmente o casi
totalmente recto.
¿Cómo afecta la temperatura la actividad de la levadura…? … Alex Strelkow
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
48
Resultados:
Imagen #1. Todos los tubos tratados a 50oC
de todos los subgrupos. Los números
representan las réplicas.
Foto: Prof. Dariel Díaz
Imagen #2. Todos los tubos con levadura y
azúcar a Temperatura de 17oC. Los
números representan las réplicas.
Foto: Prof. Dariel Díaz
Imagen #3. Blanco enzimas sin sustrato de
azúcar. Los números representan las
réplicas.
Foto: Prof. Dariel Díaz
Imagen #4. Blanco azúcar sin enzima. Los
números representan las réplicas.
Foto: Prof. Dariel Díaz
Tabla #1: Datos cualitativos de lo
observado en los tubos.
Tabla No. 2: Datos cuantitativos, Brutos y
Procesados
Tubo 3; Cálculo del promedio.
2 + 3 + 2 + 1 + 1 = 11
¿Cómo afecta la temperatura la actividad de la levadura…? … Alex Strelkow
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
49
11 ÷ 5 = 2,2
Promedio = 2
Gráfico 1. Datos procesados del puntaje
promedio obtenido por cada tratamiento.
Análisis y conclusiones:
En el grafico presentado se puede observar
los resultados del experimento conducido.
Lo que estábamos midiendo fue la actividad
enzimática en la levadura en polvo. El
producto resultante de las enzimas
encontradas en la levadura, es la emisión de
gas CO2.. Pudimos percibir este fenómeno,
colocando globos que atraparon el CO2.
Expulsado por la levadura. Tuvimos 4
tratamientos, con 5 réplicas cada una. El
punto de realizar este procedimiento es
determinar bajo cuales condiciones la
levadura produce más CO2 y si esto podría
determinarse con un método sencillo y fácil
de hacer.
Los resultados exhibidos en el grafico nos
dice lo siguiente: los dos grupos control, no
producen nada/casi nada de CO2. En el
control esto es debido al hecho de que no
hay enzimas en la disolución de azúcar para
producir gas y en el control enzima, no hay
sustrato “alimentando” la enzima para que
produzca su producto, CO2. Sin el sustrato
(azúcar) las enzimas son incapaces de
producir CO2; los centros activos de las
enzimas no tienen con que funcionar, y se
quedan desocupados. En el grupo de
temperatura ambiente (17oC), hay
producción de gas, pero la enzima no está
trabajando a su máximo capacidad. Los
globos no están completamente inflados.
En el tubo sometido a 50° C, se puede ver
que tiene una cuantificación más elevada.
Los mayoría de los globos estaban casi
totalmente hinchados con CO2. Vale decir
que eso se mantuvo después de colocar a
temperatura ambiente y se enfriaron.
Entonces se puede decir que la temperatura
elevada le afectó de una manera de que la
actividad enzimática subió.
Obviamente, según los resultados, mi
hipótesis fue equivocada. Yo inferí que en la
temperatura elevada de la estufa (50° C), las
levaduras no iban a producir tanto gas como
en condiciones de temperatura ambiente.
Mis investigaciones iniciales me llevaron a la
conclusión que la temperatura optima de la
levadura es entre el rango de 20°-30° C. De
esta información deduje que el proceso de
desnaturalización seria rápido y brusco a
temperaturas mayores. Más estudio me
demostró el amplio margen de
temperaturas en las que pueden
desarrollarse las levaduras.
“La temperatura de crecimiento de la mayoría
de las levaduras está comprendida entre 5 y
37°C. El valor óptimo se sitúa hasta los 28°C. Sin
embargo estas temperaturas no son
rigurosamente las óptimas de crecimiento de
las levaduras cuando se encuentran en sus
ambientes naturales. Las levaduras que habitan
la superficie de las hojas, están expuestas a
temperaturas máximas que van de 40°C a 55°C
bajo condiciones de luz intensa, y a
temperaturas mínimas de 5°C a 10°C durante la
noche. De modo general las levaduras no son
microorganismos termofílicos, sin embargo la
termodestrucción comienza desde los 52°C”
(Uribe Gutiérrez, 2007)
Las levaduras son capaces de seguir produciendo el CO2 hasta temperaturas de más o menos 55°C (Uribe Gutiérrez, 2007). También depende en la levadura específica que uno está estudiando. Por eso las levaduras metidas en la estufa de 50° C, prosperaron y produjeron mucho gas carbónico. Esto también es un buen
¿Cómo afecta la temperatura la actividad de la levadura…? … Alex Strelkow
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
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ejemplo de las diferencias entre la teoría y la práctica. Al analizar nuestro sistema de evaluación y medición de actividad enzimática, se puede dar cuenta fácilmente que no es la más precisa y/o exacta. Para comenzar, nuestros valores cuantitativos están seleccionados mediante opinión personal del operador. Mi criterio es inexacto, y no es la mejor idea tomar observaciones “al ojo”, como verdaderas o completamente correctas. Otro detalle que podría mejorar este sistema, seria amplificar la escala. Con una escala de solo 1-3, hay mucho espacio para generalidad, y cada incremento pueda pertenecer a varias réplicas que tienen mucha diferencia, aunque tiene la misma calificación. Creo con una escala de criterio de 1-10, el experimento tendría los resultados más precisas y exactas, y por lo tanto mas confiables. Para medir emisión de CO2, hay maneras más exactas para realizarlo. Mediante la tecnología, existen sensores, que tienen el propósito de medir la concentración de CO2. Este método tiene la ventaja, de dar la medición precisa y dar niveles exactos de concentración de dióxido de carbono (ppm). También hay formas de cálculo de emisiones de CO2, pero es más compleja y es mejor utilizada en asuntos de escala más grande (carros, trenes, aviones, etc.). (EFECTO DEL SUSTRATO…, 2013) (Córdoba, 2010) Estos resultados son útiles por las aplicaciones que podemos utilizar en la vida real. Por ejemplo; para hacer vinos, uno necesita saber las condiciones ideales para fermentación. En algunos lugares, es mejor mantener la temperatura en un rango de más o menos 15°C-50°C. Algunas fuentes dicen que la temperatura perfecta para la fermentación de las uvas es 16° C. (The Role of…, 2015). Es importante recordar que el proceso de desnaturalización de las enzimas también es afectada por el lapso de tiempo que pasa expuesta a factores influyentes (alta
temperatura en este caso). En nuestro experimento, el tubo con sustrato/enzima, expuesto a la estufa de 50°C, se quedó ahí 90 minutos, lo que puede ser muy poco tiempo para que se desnaturalicen las enzimas. Con nuestro experimento, se puede decir que en Cuenca, Ecuador, las levaduras panaderas actúan mejor con las temperaturas un poco más elevadas en periodos cortos. Estos son datos que son vitales, y necesarias para conocer, si quiere trabajar con estas levaduras. El método empleado es muy sencillo y fácil de implementar pero se tiene que mejorar en su escala de medición. Recordar que los resultados no serán los mismos si el resultado con las levaduras excede el tiempo trabajado en el laboratorio.
Referencias:
Córdoba, M. (2010). PRODUCCIÓN DE CO2.
Consultado el: 04-05-16, de Fisiologoi Sitio
web:
http://fisiologoi.com/paginas/EJERCICIO/V
CO2.htm
Editorial. (2013). Condiciones para el
desarrollo de las levaduras. Consultado el:
03-05-16, de Conocimientos Web Sitio
web:
http://www.conocimientosweb.net/dcmt/f
icha19506.html
EFECTO DEL SUSTRATO EN LA LIBERACIÓN
DE CO 2 POR: S accharomyces cerevisiae.
(2013). Consultado el: 04-05-16, de Feria
de las Ciencias Sitio web:
http://www.feriadelasciencias.unam.mx/a
nteriores/feria21/feria283_01_efecto_del_
sustrato_en_la_liberacion_de_co2_por_s_.
Ellis, M. E. (S.F). What is Sucrose? -
Function, Structure & Chemical Equation.
Consultado el: 03-05-16, de Study Sitio
web:
http://study.com/academy/lesson/what-is-
¿Cómo afecta la temperatura la actividad de la levadura…? … Alex Strelkow
Estudiantes, 2016, Año 1, No. 1
51
sucrose-function-structure-chemical-
equation.html
Liz Alejandra Uribe Gutiérrez . (2007).
Caracterización Fisiológica de Levaduras
Aisladas de la Filosofara de Mora.
Consultado el: 04-05-16, de Pontifica
Universidad Javeriana Facultad de Ciencias
Microbiología Industrial, Bogotá, D.C Sitio
web:
http://javeriana.edu.co/biblos/tesis/cienci
as/tesis276.pdf
McDougal, W. (S.F). What is Yeast?.
Consultado el: 03-05-16, de Study Sitio
web:
http://study.com/academy/lesson/what-is-
yeast-definition-uses.html
Radney, M. (2013). The Effects of Glucose
Concentration on Yeast Respiration.
Consultado el: 03-05-16, de Prezi Sitio
web: https://prezi.com/xyjzk0f-ikpp/the-
effects-of-glucose-concentration-on-yeast-
respiration/
Sensor de Dióxido de Carbono. (s.f.).
Consultado el 04-05-16 de Infoagro.com
Sitio web:
http://www.infoagro.com/instrumentoS_
medida/medidor.asp?id=12021&_sensor_d
e_dioxido_de_carbono_(co2)
The Role of Yeast in Wine Making. (2015).
Consultado el: 04-05-16, de Wine Turtle
Sitio web:
http://www.wineturtle.com/yeast-wine-
making/
¿Cómo publicar?
52
¿Cómo publicar en la revista Estudiantes?
Los requisitos son sencillos:
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Foto: Nevado Cayambe (5790 m.s.n.m) Autor: Juan Martin Cueva. 19 de Abril de 2015 (Tercero Bachillerato-UNESA)
