Subido por Eliseo X.

Fermentaciones

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FERMENTACIONES
Proceso anaeróbeo
Fermentaciones ocurren en anaerobiosis
• Las condiciones anaerobeas se presentan en algunos
ecosistemas cuando el oxígeno presente es mas bajo
que lo que se consume.
• Los compuestos orgánicos son removidos a través de
una acción concertada de microorganismos
fermentativos o aquellos que realizan respiración
anaeróbea.
• La fermentación es un proceso microbiano que
produce productos útiles o que les ayuda para
crecer utilizando aceptores de electrones
alternativos para generar ATP a través de una
fosforilación a nivel de sustrato
Definición
• La fermentación es un proceso catabólico de
oxidación incompleta, totalmente anaeróbico,
donde el producto final es un compuesto
orgánico aceptor de los electrones del NADH
producido durante la glucólisis.
• Las reacciones de fermentación, ocurren en el
citosol, y el NADH se oxida a NAD+
• el ATP es producido por fosforilaciones a nivel
de sustrato.
Las fermentaciones son poco
energéticas
• Debido a que las fermentaciones son procesos
anaeróbicos, la forma de obtener ATP es por
fosforilación a nivel sustrato
• Esto hace que los procesos energéticos sean
muy bajos.
• El crecimiento es lento en bacterias o
levaduras que se encuentran fermentando.
Producción de ATP
Fosforlilación a nivel de sustrato
Es una reacción química para producir ATP (oGTP) combinada a
una transformación enzimática de un sustrato
Fosforilación Oxidativa
Es un proceso metabólico que utiliza energía liberada
por la oxidación de nutrientes para producir ATP
reduciendo al Oxígeno a través de una cadena de
transporte de electrones.
Las fermentaciones pueden ser
lineales o ramificadas.
Catabolismo Lineal
Catabolismo ramificado
Sustrato
ATP
NADH
Sustrato
NADH +H
ATP
Intermediario
Intermediario
ATP
Producto de fermentación
Producto de
fermentación I
ATP
Producto de
fermentación II
H2
FERMENTACIONES
Fermentación
Productos finales Microorganismo
1. Homoláctica
Ácido láctico
Lactobacilos y
estreptococos
2. Heteroláctica
Ácido láctico +
etanol+CO2
Leuconostoc
3. Ácido
Lactato+ ac. Fórmico + CO2
+ H2+ succinato+ etanol +
acetato
E coli, Salmonella y
Shiguella
Lactato+formiato+etanol+2,
3butano diol (hay acetoína)
Serratia, Erwinia, Klebsiella
Enterobacter.
Ac. Butírico+ác. Acético+
CO2+ H2
C buturicum
4.
Mixta
Butanodiolica
5. Butírica
ácida I
6.
Butanol-acetona II
Butanol+ acetona+
isopropanol+ etanol
C. acetobutiricum
7.
Propiónica
Via acrilato:
propionato+acetato
Vía del succinato:
propionato+acetato
Propionibacterium
FERMENTACIÓN ALCOHOLICA
Fermentación alcohólica
• La fermentación alcohólica es un proceso
anaeróbeo realizado por las levaduras y
algunas clases de bacterias.
• Estos microorganismos transforman el azúcar
en alcohol etílico y dióxido de carbono. La
fermentación alcohólica, comienza después de
que la glucosa entra en la célula. La glucosa se
degrada en ácido pirúvico que se convierte
luego en CO2 y etanol.
Fue descubierta por Louis Pasteur,
que la describió como la vie sans
l´air (la vida sin el aire).
La fermentación típica es llevada a
cabo por las levaduras.
También algunos metazoos y
protistas son capaces de realizarla
En la industria la fermentación
puede ser oxidativa, es decir, en
presencia de oxígeno, pero es una
oxidación aeróbica incompleta,
como la producción de ácido
acético a partir de etanol
La producción de etanol, es
realizada por Saccharomyces
cerevisiae, que utiliza la ruta EM , y
por Ziymomonas mobilis que utiliza
la ED
El etanol también se produce por otros
microorganismos fermentativos
• Clostridia saccharolitica
• Bacterias lacticas heterofementativas
• Entero bacterias.
Estas bacterias oxidan al piruvato a acetil CoA
antes de reducirlo a etanol:
Piruvato + Fd Acetil CoA + Fd-red (PFOR)
Acetil CoA+ NADH+H  acetaldehido + NAD
Acetaldehído + NADH+H  etanol +NAD
El efecto PASTEUR
• Consiste en la inhibición de la fermentación
alcohólica debido a la participación de oxígeno
(O2). La fermentación es un proceso
completamente anaeróbico (sin la participación
del aire) y la inclusión del oxígeno detiene o
minimiza los procesos biológicos de las
levaduras. Cuando la concentración de glucosa
es alta se favorece el proceso fermentativo.
Cuando es baja, se favorece el proceso
aeróbico.El efecto fue descubierto en el año
1857 por Louis Pasteur,
Como se explica el efecto Pasteur.
Bajo condiciones aeróbeas la
glucólisis es más rápida que bajo
condiciones anaeróbicas. Esto
se observa cuando la
concentración de glucosa es
baja. Dos enzimas compiten para
catalizar ya sea la fermentación
o la respiración. Esta
competencia explica la inhibición
de la respiración. La piruvato
descarboxilasa está involucrada
en la ruta fermentativa. Tiene
menor afinidad sobre
el piruvato que la piruvato
deshidrogenasa.
El efecto Crabtree
• Corresponde a la inhibición de la respiración
por glucosa. El efecto se explica:
• Competencia entre la glucólisis y la respiración
por el ADP y Pi, Cambio de pH intracelular,
cambio en la permeabilidad de la membrana
mitocondrial, regulación de las enzimas
específicas de la glucólisis. Estos fenómenos
ocurren en células tumorales o de alta
velocidad glucolítica.
• Efecto Pasteur:
inhibición de la
fermentación por
la presencia de
oxígeno.
• Efecto Crabtree:
se inhibe el
consumo de
oxígeno por alta
concentración de
glucosa.
Hay producción de etanol, presencia
de O2 y mucha glucosa
>>>GLUCOSA
Efecto pasteur
Anaeróbico,
poca cantidad de ATP
PIRUVATO
AERÓBICA
CAT
MUCHO ATP
Crabtree
O2
Saccharomyces vs Zimmomonas
• Saccharomyces cerevisiae genera 2 ATP
de una molécula de hexosa y Zimmomonas
solo 1
• Ambas utilizan piruvato descarboxilasa para
producir acetaldehido:
• CH3-CO-COOH  CH3-CHO +CO2
Piruvato Descarboxilasa (contiene TiaminPPi)
CH3-CHO +NADH + H+  CH3-CH2OH + NAD+
Alcohol DH
FERMENTACIONES LÁCTICAS
Fermentación del lactato
• Es producto de fermentación en muchos
anaeróbeos obligados y facultativos.
• Algunas bacterias sólo producen ácido láctico
(bacterias LAB) Estas son Homofermentativas
• Las bacterias LAB requieren de aminoácidos,
ácidos nucléicos y otros factores de
crecimiento debido a que no pueden
sintetizarlos.
• Otras producen además de lactato, acetato y
etanol (heterofermentativas)
Bacterias
lácticas
LAB
FERMENTACIÓN HOMOLÁCTICA
El piruvato puede desviarse a
La producción de acetyl CoA.
Esto significa que se encuentra
Presente la piruvato formiato liasa
Lactato deshidrogenasa
(enzimas glucolíticas)
Cuando hay
mucho ácido
láctico, se
exporta de la
EMP célula
junto con H+ a
través de un
simport
generando un ∆p
Glic 3PDH
Lactosa: galactosa+glucosa
Cuando se utilizan en la obtención
de productos lácteos fermentados
se parte de lactosa
Conversión de citrato a acetato por LAB
Las bacterias LAB
en fermentación de
alimentos
Producto de
fermentación de soya
Son productoras de sabores
Enzimas:
1.Citrato liasa
2. Oxaloacetato
descarboxilasa
3. Piruvato formiato
liasa
4.P transacetilasa
5. acetato cinasa
Citrato +ADP+Pi 2 acetato + formiato +ATP
Pediococcus halophilus
Las bacterias ácido lácticas.
Heterofermentativas
• Pueden sintetizar algunos monómeros y
polímeros para biosíntesis a partir de Acetil
CoA o acetil-P que no son intermediarios en
las homofermentativas.
• Utilizan la ruta de la fosfocetolasa (PK)
• Producen mas ATP que las homolácticas
debido a la formación de acetil fosfato en la
ruta.
Leuconostoc y lactobacillus
La fosfocetolasa contiene TPP
El TPP unido al enzima sostiene
El grupo acetilo para dar acetil fosfato
En
bifidobacterias
hay dos
fosfocetolasas:
1)Fructosa 6P
fosfocetolasa
2)Xilulosa 5P
fosfocetolasa
Sintetizan 5 moleculas
de ATP!!
Las fosfocetolasas de Bifidobacterias
• Bifidobacterium bifidum tiene dos
fosfocetolasas: una es activa sobre fructosa 6p
y la otra sobre Xilulosa 5 P y fermenta la
glucosa de manera diferente a Leuconostoc
mesenteroides.
• Se producen 2 moles de lactato y 3 moles de
acetato
• La fructosa6P-PK rompe la fructosa a eritrosa
4P y acetil P. las TK y TA rearreglan esta eritrosa
y una segunda molécula de fructosa para que
se formen dos moléculas de Xilulosa 5 P
Enzimas importantes en bacterias
lacticas
• Acetato cinasa: transfiere P al ADP del acetil-P
• P-transacetilasa: Transfiere Pi al acetil-CoA
para dar acetil-P
• Piruvato formiato liasa: Convierte el piruvato
a Acetil CoA
• Citrato Liasa: Convierte el citrato a OAA y
acetato.
LAS OTRAS FERMENTACIONES
EL PIRUVATO ES UNA MOLÉCULA
CENTRAL EN FERMENTACIONES
En las siguientes
fermentaciones,
el destino del piruvato
determinara
los productos finales
de fermentacion
FERMENTACIONES ÁCIDO MIXTA Y
BUTANODIÓLICA
Fermentación ácido mixta
• Algunas bacterias G- facultativas fermentan glucosa
produciendo lactato, acetato succinato formiato CO2 y
H2.
• Microorganismos característicos son E coli, Salmonella,
Shiguella y enterobacter.
• La glucosa se metaboliza por EMP. La PEP carboxilasa
sintetiza OAA a partir de PEP antes de reducirse a
succinato.
• El piruvato puede reducirse a lactato por la lactato DH
• En esta ruta de fermentación se produce ATP además de
la reoxidación del NADH+H+.
PRODUCTOS FINALES DE LA
FERMENTACION ÁCIDO MIXTA
CAT
Glucosa
PEP
carboxilasa
EMP
Pir Form Liasa
CoA
Formiato Hdr Liasa
AcetaldehidoDH
ALcDH
Fosfotransacetilasa
Acetato cinasa
+ATP
Fermentación ácido Mixta
Escherichia, Salmonela
Shigell y Enterobacter
Enzimas:
1. Glucólisis
2. LDH
3. Piruvato formiato –Liasa
4. Formiato hidrogenoliasa
5. AcetaldehidoDH
6. AlcoholDH
7. Fosofotransacetilasa
8. Acetato cinasa
9. PEP carboxilasa
10.Enzimas del CAT
Anaerobeos estrictos
reverso.
fermentan mejor a succinato
Y fijan mucho CO2
ATPs?
Importancia de la formiato liasa
(formiato Hidrógeno liasa)
• La producción de formiato o CO2+ H2depende
dela presencia de la enzima Formiato liasa
• No todas las bacterias la tienen y su presencia
es detectable por la generación de grandes
cantidades de gas H2 como consecuencia de
la fermentación del azúcar.
Fermentación butanodiólica
• Es una variante de la anterior presente en
algunas enterobacterias como Klebsisella,
Serratia y Erwinia, que realizan fermentación
butanodiólica.
• En esta ruta se desprende CO2 y se logra como
producto final 2,3 butanodiol generandose
acetoína en un paso intermedio que sirve para
identificar bacterias que presentan esta ruta y
diferenciarlas de la ácido mixta
Fermentación butanodiólica
Erwinia, Klebsiela y Serratia
Enzimas:
1. Glucólisis
2. LDH
3. Piruvato formiato liasa
4. Formiato hidrógeno liasa
5. Acetaldehido DH
6. Alcohol DH
7. 2-Acetolactato sintasa
8. 2-acetolactato descarbox
9. 2,3 butanodiol DH
Piruvato
2-Acetolactato sintasa
TPP
CH3-CH -CO-CH3 = Acetoína
OH
O/R= -2
La enzima 2-acetolactato sintasa tiene
Como cofactor a TPP
(α-acetolactato)
La 2-acetolactato sintasa
Cataliza la reacción :
2 Piruvato  2-acetolactato + CO2
Además de encontrarse en bacterias entéricas se haya en en
el género Bacillus que producen 2,3 butanodiol
La reacción ocurre en dos etapas:
1.
2.
Bacterias entéricas realizan fermentación Acido
Mixta o Butanodiólica
• Ambas fermentaciones se caracterizan por:
• -Producen una mezcla de ácidos orgánicos,
CO2 H2 Y ETANOL
• La fermentación butanodiólica se destaca por
la producción de grandes cantidades de 2,3
butanodiol, acetoína y CO2 y menor cantidad
de cptos ácidos.
• La cantidad de ácidos es insuficiente y no dan
positivo a la prueba de rojo de metilo.
• Dan positivo a la prueba de Voges Proskauer
(αnaftol+KOH)
Prueba de Voges Proskauer
• Esta prueba se realiza para determinar la
capacidad de un microorganismo de fermentar la
glucosa con producción de ácido por la vía ácido
mixta o con producción de un producto final
neutro (acetoína) por la vía butanodiólica.
• A 1 mL de cultivo añada 12 gotas (± 0,6 mL) de αnaftol al 5% en etanol y 4 gotas (± 0,2 mL) de
KOH al 40%, agite y deje reposar por 5 a 10
minutos
Identificación de fermentación
butanodiólica
• La aparición de un color rosado constituye una
reacción positiva indicadora de la presencia
de acetoína, producto de la fermentación de
la glucosa
•
Butanodiólica es
Positiva a la
Reacción V_P
Resultado positivo
Resultado negativo
Para la ácido mixta
• Se utiliza rojo de metilo como indicador.
• Prueba de Rojo de Metilo Se Transfiere 5 mL del cultivo a un
tubo y añade 5 gotas de solución indicadora de Rojo de
Metilo.
•
Rojo de metilo
Es positivo
Para Ac. Mixta
positivo
negativo
Fermentación Butírica
1. Butírica I (ácidos)
2. Butírica II. Solventes
Fermentación del butirato
• El
género
Clostridium
realizan fermentación del
butirato. Son bacterias G+
anaeróbeas formadoras de
esporas. Se dividen en
Sacarolíticas y proteolíticas.
Las sacarolíticas fermentan
carbohidratos a butirato y
acetato.
Las
otras
fermentan proteínas y son
patógenas.
Reacciones acidogénicas
Fermentación de glucosa a butirato-acetato
Butirica I
Enzimas:
1. EMP
2. Piruvato ferredoxin OxRed
3. Hidrogenasa
4. Acetil CoA acetiltransferasa
(tiolasa)
5. Hidroxibutiril CoA DH
6. HidroxiacilCoA hidrolasa
(Crotonasa).
7.Butiril CoA Deshidrogenasa
8. P-transbutirilasa
9. Butirato cinasa
10. P-transacetilasa
11. Acetato cinasa.
Clostridium butiricum
Productos: Butirato y acetato
Reacciones fosforoclásticas
• Clostridium butyricum transporta glucosa por PTS y
la metaboliza hasta piruvato .
• El Piruvate es oxidado a acetil-CoA a través de una
reacción conocida como reacción fosforoclástica
que es catalizada por la pyruvato:ferredoxin
oxidoreductasa; la reacción es reversible, contrario
a lo que sucede con la Piruvato DH en sistemas
aeróbeos para producir acetil.-CoA
Por que se utiliza ferredoxina?
El uso de ferredoxina en reacciones Redox en microorganismos
Permite reversibilidad de las reacciones
Clostridium butiricum también
Fermenta lactato o acetato para
formar butirato
El butirato es un ácido graso pequeño
Es la base de su propiedad
PROBIÓTICA.
Probióticos
• Clostridium butiricum es utilizado como probiótico.
• Las clostridia sacaroliticas y las bacterias lácticas
producen acetato, butirato y lactato en altas
concentraciones (pKas ácidos 3-5)
• A medida que procede la fermentación los productos
ácidos se acumulan y desciende el pH cerca a los pKas.
Estos productos son deshechados y son tóxicos.
• C butiricum produce ácidos grasos que pueden
controlar las bacterias indeseables en el intestino con
la ventaja de no generar ácido láctico como las
bacterias LAB
ADPATP
Fermentación Butírica II
Acetona butanol-etanol
2 piruvato 
etanol
 acetil P acetato
Acetaldehido
Obtención de solventes
El acetato puede ser reutilizado
En la reacción de la
Co A transferasa
Productos:
Butanol, isopropanol, acetona,
Etanol
Estos surgen en los últimos
estadíos de crecimiento del mo
Microorganismos
C acetobutyricum
C beijerinckii
C saccharobutyricum
Acetolactato
descarboxilasa
IsopropanolDH
Fase solventogénica
Butírica II es una ruta ramificada de
la I (metabolismo secundario??)
• Por que presenta dos tipos de fermentación, una
ácida y otra neutra??
• Durante la ácida se produce ATP pero en la fase
solventogénica no hay síntesis de ATP
• Es probable que la fase solventogénica le ayude al
Microorganismo para protegerse de los productos
ácidos
• Además, las reacciones acidogénicas son reversibles.
• La solventogénesis está acompañada de
esporulación.
FERMENTACIÓN PROPIÓNICA
Fermentación propiónica
• La realizan los especies del género
Propionibacterium.
• Clostridium propiónicum y Megasphaera
elsdenii fermentan los carbohidratos o lactatos
a propionato, acetato y CO2.
• Esta fermentación puede proceder por la vía
del succinato o del acrilato.
• Propionibacterium fermentan el lactato a
propionato por la vía del succinato.
Fermentación Propiónica via del succinato
Enzimas:
1.LDH
2. M-malonil CoA
pir uvato Trans
carbox
3. Malato DH
4. Fumarasa
5. Fumarato
reductasa
6.CoA transferasa
7. m-malon-CoA
mutasa
8. m-malonil CoA
racemasa
9.Piruv DH
10 p-transacetilasa
11. Acetato cinasa
Fermentación propiónica
(succinato)
• Las bacterias productoras de propionato que
utilizan esta vía excretan una pequeña
cantidad de succinato al medio. En este caso,
la metil.malonil CoA piruvato
transcarboxilasa no puede producir propionil
CoA, debido a que la concentración de metil
malonil CoA es muy baja.
• Para reemplazarlo el succinato se excreta, y el
piruvato o PEP son carboxilados a OAA
Reacciones utilizadas por los Mos durante
la ruta del propionato
• Las reacciones que utilizan los microorganismos que
realizan esa ruta son las rutas anapleróticas:
• 1) Piruvato + ATP +Pi PEP +AMP +PPi
•
enzima: Piruvato ortofosfato dikinasa
• 2)PEP+ CO2+ ADP Oxalato + ATP
• Enzima: PEP carboxilasa
• 3) PEP+CO +Pi Oxaloaceteto +PPi
• Enzima :PEP carboxi trans fosforilasa
• El PPi liberado se utiliza para fosforilar azúcares
Enzimas de interés.
• Transcarboxilasa: requiere biotina
• Fumarato reductasa: está acoplada a la
síntesis de ATP
• Metil malonil CoA mutasa: utiliza Coenzima
B12
• En esta fermentación se sintetizan 3 ATP a partir de 3 lactatos:
uno por acetato cinasa y otro por fumarato reductasa.
La metil malonil-CoA piruvato transcarboxilasa utiliza
biotina como cofactor
Estructura de la coenzima B12
Esta coenzima es utilizada por
Enzimas que realizan reacciones
rearreglo de carbones
La metil-malonil CoA mutasa
realiza la reacción de rearreglo
Para convertir el Succinil CoA
a metilmalonil CoA
Esta coenzima es producida por
Propionibacterium shermanii y
la sintetizan en gran
concentración por la mutasa
La vía del acrilato
• La mayoría de los Microorganismos de la
fermentación propiónica utilizan la vía del
succinato.
• Pero Clostridium propionicum y Megasphaera
elsdenii fermentan lactato a través de la vía
del lactil CoA y Acrilil CoA (vía del acrilato)
• En esta vía se produce 1 ATP / 3 lactatos.La
ruta simple que utiliza lactil CoA es
caraterística de bacterias del rumen y el
intestino de los rumiantes
Ruta del Acrilato en la fermentación del Propionato
Regulación de las rutas fermentativas
• Cantidad de equivalentes reductores disponibles
(NADH+H/NAD+).
• Alteración del pH durante el crecimieto. Se producen
diferentes cantidades (o tipos) de productos de
fermentación.
• Las enzimas que se regulan por NADH son:
• Lactato deshidrogenasa
• Piruvato Formiato Liasa (inhibida por G3P y DHAP).
• Fermentaciones que producen acetoína,diacetilos y 2,3
buitanodiol , se regulan por la fosfotransacetilasa y la
acetato cinasa
Las bacterias fermentativas
adaptan su metabolismo
• En ausencia de oxígeno ocurren las siguientes
adaptaciones:
• 1)Se reemplazan las oxidasas por reductasas en la
cadena de transporte de electrones
• 2) El ciclo del Ac. Cítrico se modifica a una ruta
reductiva:la α-cetoglutarato DH y la Succinato DH no
se encuentran o están en niveles muy bajos.
• La Piruvato formiato liasa sustituye a la PDH
Fermentación de Purinas
Los Clostridia pueden fermentar
Otras moléculas orgánicas
Los aminoácidos
como glicina,y
alanina también
pueden ser
fermentados por
Colostridium.
Los Clostidium
proteolíticos
Utilizan la
reacción de
Stickland
glicina
acetato
Rendimiento energético de fermentaciones
FERMENTACIÓN
PROD. FINALES
HOMOLÁCTICA
ALCOHOLICA
ACIDO MIXTA
AC. LÁCTICO
CO2 +´ETOH
Succinato,
lactato,acetato,for
mialto, etanol
BUTANODIOL
2 ATP/GLUCOSA
AC, BUTÍRICO,
2ATP/GLUCOSA
BUTANOL,
ACETONA, ISOPROP,
CO2
AC PROPIÓNICO
3ATP/1.5 GLUCOSA
BUTANODIOLICA
BUTÍRICA
PROPIÓNICA
RENDIMIENTO
ENERGÉTICO
2ATP/ GLUCOSA
2 ATP/GLUCOSA
3ATP/GLUCOSA
MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL
Características que debe cumplir un Mo
para su uso en la industria.
• Debe de ser de pequeño tamaño, para facilitar
el intercambio de sustancias.
• Producir la sustancia de interés
• Estar disponible en cultivo puro
• Crecer en cultivo a gran escala
• Rápido crecimiento, obtención del producto
en corto tiempo
• No patógena para el humano. Animal o planta
• Medio de cultivo disponible
• Producción de quesos maduros:
• Quesos madurados por bacterias que modifican el
queso en cuanto a textura, sabor, incluso color; algunos
ejemplos:
– S. thermophilus y L. bulgaricus; usados en el
provolone.
– Streptococcus lactis, Leuconostoc cremoris y
Streptococcus diacetylactis en el queso Gouda.
– S. lactis y/o S. cremoris - En el queso Cheddar.
– L. bulgaricus y S. thermophilus - En el Romano.
• Para la producción de quesos madurados por hongos se
utilizan:
– Penicillium camemberti, usado para producir los quesos
camembert y brie.
– Penicillium glaucum, usado para producir queso gorgonzola.
– Penicillium roqueforti, que es usado para producir los quesos
roquefort, danish blue.
• bebidas lácteas fermentadas
• Además de utilizar bacterias se utilizan
levaduras.
• En la bebida láctea fermentada conocida
como yogur, se utilizan una mezcla simbiótica
de 2 cepas: Streptococcus salivarius subsp.
thermophilus y Lactobacillus delbrueckii
subsp. Bulgaricus.
• Aunque ambos se multiplican de forma
independiente, el crecimiento de uno se ve
favorecido por los cambios generados por el
otro.
BALANCE DE FERMENTACIÓN
Productos de fermentación
y sus estados de Oxidación
Método BALANCE O/R.
• Reglas.
1) Expresar la glucosa utilizada y productos
formados en milimoles.
2) Expresar las cantidades de sustrato fermentado
y productos finales formados en milimoles de
productos por 100 milimoles de sustrato
utilizado.
3) Calcular los milimoles de C en el sustrato y en
los productos formados:
milimoles de C= mmoles de Cpto x No de átomos
de C del cpto
Calcular estado de Ox-red
4) Determinar el estado de óxido reducción del
sustrato y productos
Valor de oxidación:
No de átomos de O del cpto- No átomos de H
2
• Otra consideración puede ser: +1 para cada
oxígeno y -1 por cada 2 H:
Ej: ETOH: CH3-CH2-OH:
A)1 OXIG- 6/2H = 1-3= -2
B) 6H : 6/2= 3(-1)= -3
1O=+1
; -3+1= -2
Lo que se debe calcular:
• Carbono recuperado:
= ∑ mmoles de C de todos los productos
600 ( mmoles de C de glucosa)
Valor O/R:
= mmoles de Productos oxidados
mmoles productos reducidos
Balance de C1 o CO2 recuperado:
= mmoles de CO2/ mmoles de Cptos de 2C
EJEMPLO
Notas Importantes.
• La glucosa se considera como un compuesto
totalmente neutro (valor de oxidación =0)
• La cantidad de carbono inicial es muy cercana
a la cantidad de carbón de productos
fermentados (> 95%).
• La cantidad de productos oxidados debe de
ser muy cercana a los productos reducidos
(O/R ≈ 1)
Método del Hidrogeno disponible
• La cantidad de mmoles de C del sustrato y productos
fermentados se obtiene de igual forma que en el
ejemplo anterior.
• Hexosas y pentosas y agua tienen valor O/R=0 (tienen
una relación H/O = 2)
• Cada 2H en exceso= -1 ; 2H faltantes = +1 en las
fórmulas de los productos.
• Analizar las formulas en base a la relación de H/O= 2.
• pEj. Etanol: C2H6O tiene una relación H/O = 6/1 ( le
sobran 4H para tener una relación =2) por tanto su
edo de O/R será de -2.
Calculando los Hidrógenos para O/R:
• Ejemplo:
1)Acetato: C2H4O2 . 4H/2O = 2H/O = 2 esto es un
edo de O/R de 0
2) CO2 : 0H/2 O , le faltan 4H para tener la relación
H/O=2, por tanto tendrá un O/R de +2
3) butanol. C4H10O: 10H/O le sobran 8 H por tanto
será un O/R de -4
Columna del H disponible: No de H de la fórmula x 2 (excepto CO2 y H2
La columna de mol H / 100 mol se obtiene multiplicando el valor anterior
por los de la primer columna que corresponden a la cantidad en mol o
mmoles de sustrato o producto por el H disponible. .
Las
fermentaciones
Microbianas
pueden
dilucidarse a
través de
marcaje
isotópico de
Glucosa
Tarea: a partir de citrato obtener acetato
Presenta una ruta probable.
Que microorganismos pueden hacer esto?
Destino del piruvato
• Piruvato descarboxilasa.
• El piruvato sufre una descarboxilación
catalizada por la piruvato descarboxilasa
(enzima ausente en animales), enzima
dependiente del cofactor pirofosfato de tiamina
y del ión Mg2+
• El carbono que sale como CO2 es el grupo
carboxilato. El ∆ G'o de la reacción es – 4,72 kcal
mol-1, es una reacción irreversible.
• La enzima es un tetrámero de subunidades
idénticas y posee TPP como cofactor
POR QUE NECESITA AL TTP?
Via del
acrilato
Enzimas
1-lactato racemasa
2. CoA transferasa
3.Lactil CoA dehidratasa
4.Acrilil CoA reductasa
5. Lactato DH
6.PFOR
7. Transhidrogenasa
8. P-Transacetilasa y
Acetato cinasa
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