Respiración aerobia y anaerobia

Introducción

?La respiración se acompaña de consumo de
oxigeno y producción de CO2.

La respiración puede definirse como el proceso
mediante el cual los seres vivos intercambian con el medio,
oxigeno y CO2.

En los seres vivos mas evolucionado, el intercambio de
los gases se realiza ante el ambiente, los órganos
especializados que forman parte del aparato respiratorio y las
células. En algunos seres vivos el transporte de gases se
realiza a través de la sangre. El oxigeno que se encuentra
en el interior oxida las sustancias protoplasmáticas. En
este proceso se libera la energía y se produce gas
carbónico (CO2).

Las reacciones químicas de la respiración
solo se pueden realizar en presencia de enzimas especializadas.
Por esta razón muchos autores le denominan reacciones
enzimáticas.

La respiración acompaña a la
transformación bioquímica de la energía
disponible en los orgánicos derivados de alimentos, hasta
la energía utilizada para los fenómenos de
síntesis y transporte. La transformación anterior,
que suele identificarse como metabolismo, requiere a menudo la
presencia de oxigeno y comprende la oxidación completa de
orgánicos hasta bióxido de carbono y agua
(respiración aerobia). Si la oxidación es
incompleta, los productos terminales son compuestos
orgánicos, no intervienen en forma típica el
oxigeno y el proceso se identifica como respiración
anaerobia.

El proceso físico que hace que pasen los gases
por los tejidos vivos, es el de la difusión pasiva
simple.

El intercambio de gases de la respiración
también depende de dos movimientos de convección de
líquidos. El primero es el transporte masivo del
medio externo, aire o agua, a través de las superficies
para intercambio respiratorio externo. El segundo es
el transporte de líquidos celómicos o a
través de las superficies internas del órgano
respiratorio. Estos dos transportes de convección se
conocen como ventilación y circulación. Y son
procesos activos, impulsados por bombas ciliares o
musculares.

Por eso los órganos o aparatos respiratorios se
hallan estrechamente ligados al sistema circulatorio, en el que
se han desarrollado elementos celulares especializados en
transportar el oxigeno, lo que consiguen capturando a este
mediante pigmentos tales como la hemoglobina.

En muchos vertebrados e innumerables invertebrados, el
medio interno circulante de liquido celómicos, hemolinfa o
sangre, contiene un pigmento respiratorio como seria hemocianina
o la hemoglobina, que se liga reversiblemente con O2, CO2, y
protones+. Los pigmentos respiratorios aumentan el intercam- bio
de gases de la respiración al aumentar la capacidad para
el transporte masivo de ellos y también al influir en la
presión parcial de gases y sus gradientes entre las
superficies del intercambio tisular.

Tipos y clases de respiración.

– Aerobia

Respiración

– Anaerobia

Respiración Anaerobia:

Esta se realiza en ausencia de oxigeno del aire. Es la
descomposición parcial de la glucosa sin la
participación de oxigeno. La respiración anaerobia
se conoce con el nombre de fermentación que es la
industrialización de bebidas
alcohólicas.

Respiración Aerobia:

Esta se realiza en presencia de abundante oxigeno del
aire el cual se usa para descomponer la glucosa.

La respiración aerobia se divide en dos
tipos:

– Externa.

– Interna.

Externa:

Es el intercambio de O2 y CO2 entre el organismo y su
medio. En casi todos los organismos multicelulares y en casi
todos los vertebrados, con excepción de unas cuantas
salamandras que carecen de pulmones y branquias, la
respiración externa se hace en estructuras especializadas
llamados órganos respiratorios, como los
ya dichos pulmonares y branquiales.

Interna:

Esta consiste en el proceso gradual de reacción
química entre el O2 y las pequeñas moléculas
orgánicas procedentes del alimento.

– Directa

Respiración

– Indirecta

Respiración Directa:

Se realiza a través de una membrana que se
encuentra en contacto con el aire.

Respiración Indirecta:

Es cuando las células no se encuentran en
contacto con el medio y los gases tienen que llevarse hacia el
cuerpo y hacia la célula.

Para esta respiración es necesario un conjunto de
órganos especializados para el intercambio
gaseoso.

El conjunto de órganos y tejidos responsables de
suministrar oxígeno al organismo y liberar CO2 recibe el
nombre deaparato respiratorio.

Respiración
aeróbica

?En presencia de oxígeno, el ácido
pirúvico proveniente de la glucólisis, se oxida
totalmente en la mitocondria, este proceso se divide en dos
fases. En la primera, el ácido pirúvico ingresa a
la mitocondria donde es fraccionado y oxidado completamente hasta
liberar CO2. Como oxidantes actúan coenzimas, que a
su vez son reducidas. El hidrógeno unido a las coenzimas
es transferido en la segunda fase al oxígeno molecular,
con formación de agua.

La degradación del ácido pirúvico
se lleva a cabo en la matriz mitocondrial, donde se
encuentran las enzimas del ciclo de Krebs (Hans Krebs
postuló esta vía metabólica en 1937 y
posteriormente recibió el premio Nobel por su trabajo) o
de los ácidos tricarboxílicos, conocido
también como ciclo del ácido cítrico. Los
sistemas Red-0x del transporte de electrones se encuentran
adosados a las crestas mitocondriales, terminando con la
fosforilación oxidativa, la que ocurre tanto en bacterias
aeróbicas como en las mitocondrias de células
eucarióticas. Una versión resumida de las dos fases
la vemos en la figura siguiente:

Respiración
anaeróbica

?La respiración anaeróbica es un
proceso biológico de oxido
reducción de monosacáridos y otros
compuestos en el que el aceptor terminal
de electrones es una molécula
inorgánica distinta del oxígeno, y más
raramente una molécula inorgánica cadena
transportadora de electrones análoga a la de
la mitocondria en la respiración
aeróbica. No debe confundirse con
la fermentación, que es un proceso también
anaeróbico, pero en el que no participa nada parecido a
una cadena transportadora de electrones y el aceptor
final de electrones es siempre una molécula
orgánica como el NAD.

En el proceso anaeróbico no se
usa oxígeno, sino que para la misma función se
emplea otra sustancia oxidante distinta, como
el sulfato o el nitrato. En las bacterias con
respiración anaerobia interviene también
una cadena transportadora de electrones en la que se re
oxidan los coenzimas reducidos durante
la oxidación de los substratos nutrientes;
es análoga a la de la respiración aerobia, ya
que se compone de los mismos elementos
(citocromos, quinonas, proteínas ferrosulfúricas,
etc.). La única diferencia, por tanto radica, en que el
aceptor último de electrones no es el
oxígeno.

?Objetivo

?Lograr observar lo que sucede en la
fermentación, y también saber más sobre los
tipos de respiración celular aerobia y
anaerobia.

?La fermentación es un proceso que realizan
muchos microorganismos, efectuando reacciones sobre algunos
compuestos orgánicos y liberando energía. Hay
muchos tipos diferentes de fermentación, pero en
condiciones fermentativas solamente se efectúa una
oxidación parcial de los átomos de carbono del
compuesto orgánico y, por consiguiente, sólo una
pequeña cantidad de la energía potencial disponible
se libera.

?Los conocimientos sobre la fermentación fueron
atesorados desde la antigüedad por importantes
civilizaciones como la egipcia y la asiria que la emplearon para
la producción de bebidas alcohólicas; o como la
azteca y la china que la utilizaron en la obtención de
productos alimenticios tales como salsas fermentadas. Las
técnicas de fermentación se modernizaron a partir
de la aparición de técnicas de cultivos puros de
células animales y vegetales, al igual de otro tipo de
cultivos microbianos. Así, se industrializa la
fermentación y da origen a grandes industrias tales como
las alimenticias donde se destacan la panificadora y la de
bebidas alcohólicas; la industria farmacéutica en
el campo de las vacunas, medicamentos, etc., y la industria
química que produce ácidos, aldehídos,
etc.

?El proceso de fermentación no sólo
incluye la desasimilación anaeróbica como la
formación de alcohol, butanol-acetona, ácido
láctico, etc., sino también la producción
industrial de vinagre, ácido cítrico, enzimas,
penicilina etc.. Todos estos productos son el resultado de
procesos microbianos y se llaman productos de
fermentación. Análogamente, el término
fermentador no sólo hace referencia a los recipientes en
los cuales se realiza la fermentación con exclusión
de aire, sino también a los tanques en los cuales se
producen oxidaciones microbianas aeróbicas y a los tanques
de propagación de levaduras y otros microorganismos en
presencia del aire.

?Fermentación microbiana

Promovidas o catalizadas por microorganismos. La
reproducción de los microorganismos conlleva a que la
reacción tenga un comportamiento autocatalítico
siendo la concentración de los microorganismos variable.
Dentro de este tipo de reacción hay 2 clases bien
definidas:

Cultivos de tejidos o
microorganismos (células vegetales y
animales).

Reactores microbianos en sí (cultivo de
microorganismos).

Materiales

?Dos recipientes

?500 g. de harina de trigo

?20 g. de levadura

?100 ml. de agua tibia

?Un vaso

?1 cuchara

Procedimiento

1. Disuelve la levadura en 50 ml. de agua tibia y
etiqueta cada recipiente con leyendas "con levadura" y "sin
levadura"

2. Coloca 250 g. de harina en cada recipiente. A uno
agrega la levadura disuelta y a otro solo los restantes de 50 ml.
de agua tibia.

3. Revuelve cada porción hasta conseguir una masa
firme y uniforme en cada caso (no confundas a cual le pusiste
levadura).

4. Deja reposar las masas en un lugar sin luz.
Después de don horas, obsérvalas.
¿Qué diferencias encuentras en las dos? Registra
tus resultados.

5. Ya que tengas las dos masas, ve las diferencias y
anótalas en tu libreta para saber cuál de los dos
tubos algún cambio.

Resultados

?Veras que de las dos masas la que aumento su volumen
fue la que tenia levadura y la otra se quedo igual.
También se observa que la masa de la levadura se esponja
por que la levadura está muerta y cuando le ponemos agua
tibia o caliente y la ponemos en masa se pone a trabajar como una
célula normal, ya que la levadura se encuentra muerta pero
poniéndole agua caliente esta se va respirando como un ser
vivo normal y hace que la masa se vaya haciendo más grande
por la cantidad de levadura que tenga. Y así obtenemos a
lo que llamamos "fermentación"

?Comprender el proceso de fermentación y todos
los aspectos relacionados con él.

?Conocer de manera precisa el proceso de
fermentación de la masa empleando  levadura
como microorganismo, para así poder controlar las
variables del proceso adecuadamente.

?Obtener etanol mediante el proceso de
fermentación anteriormente nombrado.

?Calcular el rendimiento de la fermentación para
sabes cuando deja de funcionar la fermentación.

?Analizar qué factores afectan el proceso de
fermentación en cuanto a su rendimiento y
duración.

?Ver que  la fermentación en una
solución acuosa de azúcar por el jugo obtenido
prensando células muertas de levadura. 

Bibliografía

? Libro Castillo Biología Ciencias I: Bloque 2,
Práctica de laboratorio "La Respiración"

?http://mx.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080922211625AAAXyje

?http://enciclopedia.us.es/index.php/Fermentaci%C3%B3n

?http://bibliotecadeinvestigaciones.wordpress.com/biologia/sistemas-y-aparatos-del-cuerpo-humano/sistema-respiratorio/la-respiracion-aerobia-y-anaerobia/

Autor:

Jesus Torres