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Fermentación

Fermentación Concepto: Es un proceso catabólico de oxidación incompleta, totalmente anaeróbico

Fermentación. Es un proceso catabólico de oxidación incompleta, totalmente anaeróbico, siendo el producto final un compuesto orgánico. Estos productos finales son los que caracterizan los diversos tipos de fermentaciones.

Sumario

• 1 Historia
• 2 Características
• 3 Tipos de Fermentación
• 4 Usos
• 5 Curiosidades
• 6 Fuentes
• 7 Enlaces Externos

Historia

Según la teoría evolutiva acerca del origen de la vida en la Tierra, se considera que la fermentación es el proceso de obtención de energía más antiguo. Sobre esa base se considera que, dadas las condiciones de la Tierra primitiva, en la que no existía oxígeno libre y donde los rayos del sol no llegaban a la superficie terrestre, los primeros organismos solo podían obtener la energía de los compuestos orgánicos mediante la fermentación.
La fermentación 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.

Características

El proceso de fermentación es anaeróbico ya que se produce en ausencia de oxígeno; ello significa que el aceptor final de los electrones del NADH producido en la glucólisis no es el oxígeno, sino un compuesto orgánico que se reducirá para poder reoxidar el NADH a NAD+. El compuesto orgánico que se reduce (acetaldehído, piruvato) es un derivado del sustrato que se ha oxidado anteriormente.
En los seres vivos, la fermentación es un proceso anaeróbico y en él no intervienen las mitocondrias ni la cadena respiratoria. Son propias de los microorganismos, como algunas bacterias y levaduras. También se produce la fermentación en la mayoría de las células de los animales (incluido el hombre), excepto en las neuronas que mueren rápidamente si no pueden realizar la respiración celular; algunas células, como los eritrocitos, carecen de mitocondrias y se ven obligadas a fermentar; el tejido muscular de los animales realiza la fermentación láctica cuando el aporte de oxígeno a las células musculares no es suficiente para el metabolismo aerobio y la contracción muscular.
Desde el punto de vista energético, las fermentaciones son muy poco rentables si se comparan con la respiración aerobia, ya que a partir de una molécula de glucosa sólo se obtienen 2 moléculas de ATP, mientras que en la respiración se producen 36. Esto se debe a la oxidación del NADH, que en lugar de penetrar en la cadena respiratoria, cede sus electrones a compuestos orgánicos con poco poder oxidante.
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.
Las fermentaciones pueden ser: naturales, cuando las condiciones ambientales permiten la interacción de los microorganismos y los sustratos orgánicos susceptibles; o artificiales, cuando el hombre propicia condiciones y el contacto referido.

Tipos de Fermentación

Los tipos de fermentación que existen son:

• Alcohólica: Se lleva a cabo fundamentalmente por levaduras del género Saccharomyces, que son hongos unicelulares que, en dependencia de la especie, se utilizan en la producción de pan, cervezas o vinos.
• Láctica: es una ruta metabólica anaeróbica que ocurre en el citosol de la célula, en la cual se oxida parcialmente la glucosa para obtener energía y donde el producto de desecho es el ácido láctico.
• Acética: es la fermentación bacteriana por Acetobacter, un género de bacterias aeróbicas, que transforma el alcohol en ácido acético. La fermentación acética del vino proporciona el vinagre debido a un exceso de oxígeno y es considerado uno de los fallos del vino.
• Butírica: es la conversión de los glúcidos en ácido butírico por acción de bacterias de la especie Clostridium butyricum en ausencia de oxígeno. Se produce a partir de la lactosa con formación de ácido butírico y gas. Es característica de las bacterias del género Clostridium y se caracteriza por la aparición de olores pútridos y desagradables.

Usos

El beneficio industrial primario de la fermentación es la conversión del mosto en vino, cebada en cerveza y carbohidratos en dióxido de carbono para hacer pan. De acuerdo con Steinkraus (1995), la fermentación de los alimentos sirve a 5 propósitos generales:

• Enriquecimiento de la dieta a través del desarrollo de una diversidad de sabores, aromas y texturas en los substratos de los alimentos.
• Preservación de cantidades substanciales de alimentos a través de ácido láctico, etanol, ácido acético y fermentaciones alcalinas.
• Enriquecimiento de substratos alimenticios con proteína, aminoácidos, ácidos grasos esenciales y vitaminas.
• Detoxificación durante el proceso de fermentación alimenticia.
• Disminución de los tiempos de cocinado y de los requerimientos de combustible.

 La fermentación tiene algunos usos exclusivos para los alimentos. Puede producir nutrientes importantes o eliminar antinutrientes. Los alimentos pueden preservarse por fermentación, la fermentación hace uso de energía de los alimentos y puede crear condiciones inadecuadas para organismos indeseables. Por ejemplo, avinagrando el ácido producido por la bacteria dominante, inhibe el crecimiento de todos los otros microorganismos.
De acuerdo al tipo de fermentación, algunos productos (ej. alcohol fusel) pueden ser dañinos para la salud. En alquimia, la fermentación es a menudo lo mismo queputrefacción, significando permitir el pudrimiento o la descomposición natural de la sustancia.

Curiosidades

• Desde tiempos de la antigüedad el hombre obtenía bebidas alcohólicas a partir del jugo defrutas y miel, pero ignoraba que aran productos de la fermentación que realizaban algunos microorganismos.
• El término fermentación, a menudo, es erróneamente empleado para designar algunos procesos aerobios de oxidación en que participan las acetobacterias, que trasforman el alcohol en ácido acético. No obstante, estas bacterias, aunque no son fermentativas, se utilizan en la producción industrial de vinagre.
• El CO2 desprendido en el proceso de fermentación de las levaduras, permite el esponjamiento e incremento de la masa del pan, y el alcohol producido, al evaporarse, le confiere su olor característico.

Respiración en los seres vivos

La respiración es un proceso vital el cual consiste en la entrada de oxígeno al cuerpo de un ser vivo y la salida de dióxido de carbono del mismo, así como al proceso metabólico de respiración celular, indispensable para la vida de los organismos aeróbicos.

Según los distintos hábitats, los distintos seres vivos aeróbicos han desarrollado diferentes sistemas de hematosis: cutáneo, traqueal, branquial, pulmonar. Consiste en un intercambio gaseoso osmótico (o por difusión) con su medio ambiente en el que se capta oxígeno, necesario para la respiración celular, y se desecha dióxido de carbono y vapor de agua, como producto del proceso de combustión del metabolismo energético.

Plantas y animales, lo mismo que otros organismos de metabolismo equivalente, se relacionan a nivel macroecológico por la dinámica que existe entre respiración y fotosíntesis. En la respiración se emplean el oxígeno del aire, que a su vez es un producto de la fotosíntesis oxigénica, y se desecha dióxido de carbono; en la fotosíntesis se utiliza el dióxido de carbono y se produce el oxígeno, necesario luego para la respiración aeróbica.

La reacción química global de la respiración es la siguiente:

C6 H12 O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energía (ATP)

La respiración no es solamente una actividad de los pulmones. Todo el organismo respira a través del pulmón. Quien captura el oxígeno y quien expulsa el dióxido de carbono es todo el organismo. Sus miles de millones de células consumen oxígeno incansablemente para liberar de los glúcidos (azúcares) la energía necesaria e indispensable para realizar sus actividades.

La respiración humana consta básicamente de los siguientes procesos:

• Inhalación y exhalación: la entrada y salida de aire a nuestros pulmones.
• hematosis: intercambio gaseoso en los alvéolos pulmonares.
• Transporte de oxígeno a las células del cuerpo.
• Respiración celular.

En el proceso de inhalación, llevamos oxígeno a la sangre y expulsamos el aire con el dióxido de carbono de desecho. En la inhalación también llevamos consigo una gran cantidad de elementos contaminantes y polvo, pero la nariz cuenta con una serie de cilios (pelos) que sirven de filtro para retener aquellos de mayor tamaño. De ahí, que se recomienda realizar el proceso de respiración por la nariz. La boca no cuenta con estos filtros y desde luego no está preparada para retener ese tipo de partículas nocivas para nuestra salud.

Tipos de respiración:

Respiración aeróbica. La realizan la inmensa mayoría de células, incluidas las humanas. Los organismos que llevan a cabo este tipo de respiración reciben el nombre de organismos aeróbicos porque utilizan el oxígeno para realizar el proceso.

Respiración anaeróbica. Es un tipo de metabolismo poco común, exclusivo de ciertos microorganismos en el que no se usa el oxígeno para el proceso de respiración. No debe confundirse con la fermentación, proceso también anaeróbico en el que se utilizan sustancias diferentes al oxígeno.

Respiración en las procariotas:

Algunas bacterias son anaerobias y otras aerobias y muy pocas son facultativas (es decir que pueden vivir en presencia o ausencia de oxígeno) como productos de la respiración anaerobia se pueden obtener: alcoholes y el ácido láctico, el CO2 y otras sustancias inorgánicas.

Respiración en protistas:

La mayoría son aeorbios, como son seres unicelulares eucariotas, la respiración ocurre en las mitocondrias, es el mismo proceso que ocurre en la respiración celular. (Ver artículo)

Respiración en hongos:

Son en su mayoría organismos aerobios, sin embargo algunos, como las levaduras son anaeróbicos facultativos, esto significa que en presencia de oxígeno utilizan las mitocondrias para efectuar la respiración y en ausencia de oxigeno realizan a fermentación.

La Respiración en las plantas:

El intercambio de gases en las plantas ocurre a través de los estomas, que se abren para dejar pasar el oxígeno hacia el interior de las células vegetales. Allí el oxígeno se combina con el carbono de los nutrientes formándose el gas carbónico y el agua que luego salen a través de los estomas.

Los estomas son pequeñas aberturas o poros que se forman cuando dos células guardianas dejan un espacio entre ellas. En las plantas leñosas existen otras vías de respiración llamadas lenticelas que son aberturas que encuentras en los troncos. Como el tallo de los árboles es leñoso y algunas veces impermeable al paso de sustancias, éste necesita respirar y lo hace por medio de sus lenticelas.

Las plantas que acuáticas o que viven en terrenos pantanosos tienen en sus raíces unas perforaciones llamadas neumatóforos. Las raíces de estas plantas sobresalen del agua porque no pueden obtener el oxígeno disuelto que hay en ella.
En la siguiente imagen puedes observar un resumen de lo que ocurre en la planta cuando hay fotosíntesis y respiración.

RESPIRACIÓN EN ANIMALES

Los animales así como las plantas tienen estructuras especializadas que permiten el intercambio de gases. Vamos a observar cuáles son los sistemas en cada tipo de animal.

RESPIRACIÓN CUTÁNEA

Este tipo de respiración ocurre por medio de la piel, es decir, el intercambio de gases ocurre por difusión (ya sabes qué es esto) a través de la piel del animal. Generalmente ocurre en animales pequeños en los que su piel no es muy gruesa y permite que pase fácilmente el oxígeno. Por ejemplo las lombrices, el caracol, sanguijuelas, gusanos marinosy algunos vertebrados como las ranas y los sapos.

RESPIRACIÓN BRANQUIAL

En esta clase de respiración se utilizan las branquias o agallas, que son estructuras ubicadas al lado y lado de la cabeza de los animales que las contienen. Tienen forma de láminas muy delgadas y rojas por la cantidad de vasos capilares que contienen.

En los animales con respiración branquial la respiración ocurre cuando el agua pasa a través de las branquias y cede el oxígeno que llega a la sangre y ésta lo transporta al resto del cuerpo. En este mismo proceso el dióxido de carbono pasa de la sangre al agua.

Las branquias aparecen en muchos animales de vida acuática, como anélidos, moluscos, crustáceos, peces y anfibios. Además se encuentran en crustáceos terrestres, como las cochinillas de humedad y las pulgas de playa.

Puedes observar en la imagen cómo ocurre la respiración en los peces.

RESPIRACIÓN TRAQUEAL

Los animales con respiración traqueal no dependen de un sistema complejo, tienen las tráqueas formadas por tubos que se conectan entre sí y que transportan el oxígeno a cada una de las células. Las tráqueas se comunican con el exterior por medio de unos orificios llamados espiráculos por medio de ellos ingresa el oxígeno y sale el dióxido de carbono.

Los artrópodos son los animales que tienen este tipo de respiración. Por si no sabías te cuento que los artrópodos se caracterizan porque tienen su cuerpo y sus patas articulados, es decir, divididos en piezas que se mueven.

Los grupos más importantes son:

• Insectos
• Arácnidos
• Crustáceos
• Miriápodos

DE LAS BRANQUIAS A LOS PULMONES

La rana toro, un anfibio, empieza su vida como un renacuajo totalmente acuático con branquias externas. Durante la metamorfosis que la lleva a convertirse en una rana adulta que respira aire, las branquias se pierden y son reemplazadas por los pulmones sencillos en forma de saco. Tanto en el renacuajo como en el adulto, el intercambio gaseoso también se lleva a cabo mediante difusión a través de la piel, la cual debe mantenerse funcionar como superficie respiratoria.

RESPIRACIÓN PULMONAR

La respiración pulmonar ocurre a través de los pulmones, en ellos hay unos pequeños sacos llamados alvéolos en los que ocurre el intercambio de gases. A estos pequeños sacos llegan los vasos sanguíneos que transportan la sangre, ésta toma el oxígeno (lo hacen los glóbulos rojos que tiene la sangre) y deja el dióxido de carbono.

Esta respiración es propia de mamíferos, reptiles y aves. Las aves tienen a demás de los pulmones unos pequeños sacos aéreos que les permiten almacenar aire y aumentar la eficiencia en el proceso respiratorio durante el vuelo. cuando inhalan el aire, una parte llena los pulmones y el resto viaja hasta los sacos aéreos. cuando el ave exhala, el aire fresco que se ha almacenado temporalmente en los sacos aéreos llena los pulmones. En los pulmones de las aves no hay alvéolos sino parabronquios que permiten que el aire fluya por los pulmones continuamente.

Esta respiración es propia de mamíferos, reptiles y aves. Las ave tienen a demás de los pulmones unos pequeños sacos aéreos que les permiten almacenar aire y aumentar la eficiencia en el proceso respiratorio durante el vuelo.

Algunos animales marinos como las ballenas, los delfines y los cachalotes tienen también sistema respiratorio (recuerda que son mamíferos) para poder respirar deben salir a la superficie y tomar el aire por un orificio que tienen en la parte superior de la cabeza llamado espiráculo.

Una ballena es incapaz de respirar por la boca, pues su extraña nariz no se abre cerca de ella; un tubo continuo lleva aire directamente desde la parte alta de la cabeza a la tráquea y a los pulmones. Cuando se sumerge, unos poderosos músculos cierran firmemente la abertura de la nariz, de manera que no puede entrar a ella ni una sola gota de agua.

EVOLUCIÓN DE LOS PROCESOS ENERGÉTICOS

CATALIZADORES BIOLOGICOS: ENZIMAS
Las enzimas son moléculas de naturaleza proteica que catalizan reacciones químicas, siempre que sea termodinámicamente posible (si bien no pueden hacer que el proceso sea más termodinámicamente favorable). En estas reacciones, las enzimas actúan sobre unas moléculas denominadas sustratos, las cuales se convierten en moléculas diferentes, los productos. Casi todos los procesos en las células necesitan enzimas para que ocurran en tasas significativas. A las reacciones mediadas por enzimas se las denomina reacciones enzimáticas.


Estructura de la triosafosfato isomerasa. Conformación en forma de diagrama de cintas rodeado por el modelo de relleno de espacio de la proteína. Esta proteína es una eficiente enzima involucrada en el proceso de transformación de azúcares en energía en las células.


Debido a que las enzimas son extremadamente selectivas con sus sustratos y su velocidad crece sólo con algunas reacciones de entre otras posibilidades, el conjunto (set) de enzimas sintetizadas en una célula determina el metabolismo que ocurre en cada célula. A su vez, esta síntesis depende de la regulación de la expresión génica.
Como todos los catalizadores, las enzimas funcionan disminuyendo la energía de activación (ΔG‡) de una reacción, de forma que se acelera sustancialmente la tasa de reacción. Las enzimas no alteran el balance energético de las reacciones en que intervienen, ni modifican, por lo tanto, el equilibrio de la reacción, pero consiguen acelerar el proceso incluso millones de veces. Una reacción que se produce bajo el control de una enzima, o de un catalizador en general, alcanza el equilibrio mucho más deprisa que la correspondiente reacción no catalizada.
Al igual que ocurre con otros catalizadores, las enzimas no son consumidas por las reacciones que ellas catalizan, ni alteran su equilibrio químico. Sin embargo, las enzimas difieren de otros catalizadores por ser más específicas. Las enzimas catalizan alrededor de 4.000 reacciones bioquímicas distintas. No todos los catalizadores bioquímicos son proteínas, pues algunas moléculas de ARN son capaces de catalizar reacciones (como el fragmento 16S de los ribosomas en el que reside la actividad peptidil transferasa).
La actividad de las enzimas puede ser afectada por otras moléculas. Los inhibidores enzimáticos son moléculas que disminuyen o impiden la actividad de las enzimas, mientras que los activadores son moléculas que incrementan la actividad. Asimismo, gran cantidad de enzimas requieren de cofactores para su actividad. Muchas drogas o fármacos son moléculas inhibidoras. Igualmente, la actividad es afectada por la temperatura, el pH, la concentración de la propia enzima y del sustrato y otros factores físico-químicos.
Algunas enzimas son usadas comercialmente, por ejemplo, en la síntesis de antibióticos y productos domésticos de limpieza. Además, ampliamente utilizadas en variados procesos industriales, como son la fabricación de alimentos, destinción de jeans o producción de biocombustibles.

ESPECIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS
Las enzimas suelen ser muy específicas tanto del tipo de reacción que catalizan como del sustrato involucrado en la reacción. La forma, la carga y las características hidrofílicas/hidrofóbicas de las enzimas y los sustratos son los responsables de dicha especificidad. Las enzimas también pueden mostrar un elevado grado de estereoespecificidad, regioselectividad y quimioselectividad.
Algunas de estas enzimas que muestran una elevada especificidad y precisión en su actividad son aquellas involucradas en la replicación y expresión del genoma. Estas enzimas tienen eficientes sistemas de comprobación y corrección de errores, como en el caso de la ADN polimerasa, que cataliza una reacción de replicación en un primer paso, para comprobar posteriormente si el producto obtenido es el correcto. Este proceso, que tiene lugar en dos pasos, da como resultado una media de tasa de error increíblemente baja, en torno a 1 error cada 100 millones de reacciones en determinadas polimerasas de mamíferos. Este tipo de mecanismos de comprobación también han sido observados en la ARN polimerasa, en la ARNt aminoacil sintetasa y en los ribosomas.
Aquellas enzimas que producen metabolitos secundarios son denominadas promiscuas, ya que pueden actuar sobre una gran variedad de sustratos. Por ello, se ha sugerido que esta amplia especificidad de sustrato podría ser clave en la evolución y diseño de nuevas rutas biosintéticas.

CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS
Existe una clasificación normalizada con 6 categorías principales dependiendo de la reacción que catalice la enzima. Cada enzima está clasificada mediante su número EC.
1. Oxidorreductasas: Catalizan reacciones de oxidorreducción o redox. Precisan la colaboración de las coenzimas de oxidorreducción (NAD+, NADP+, FAD) que aceptan o ceden los electrones correspondientes; tras la acción catalítica, estas coenzimas quedan modificadas en su grado de oxidación, por lo que deben ser transformadas antes de volver a efectuar la reacción catalítica. Ejemplos: deshidrogenasas, peroxidasas.
2. Transferasas: Transfieren grupos activos (obtenidos de la ruptura de ciertas moléculas) a otras sustancias receptoras. Suelen actuar en procesos de interconversión de monosacáridos, aminoácidos, etc. Ejemplos: transaminasas, quinasas.
3. Hidrolasas: Verifican reacciones de hidrólisis con la consiguiente obtención de monómeros a partir de polímeros. Actúan en la digestión de los alimentos, previamente a otras fases de su degradación. La palabra hidrólisis se deriva de hidro 'agua' y lisis 'disolución'. Ejemplos: glucosidasas, lipasas, esterasas.
4. Isomerasas: Actúan sobre determinadas moléculas obteniendo de ellas sus isómeros de función o de posición, es decir, catalizan la racemizacion y cambios de posición de un grupo en determinada molécula obteniendo formas isoméricas . Suelen actuar en procesos de interconversión. Ejemplo: epimerasas (mutasa).
5. Liasas: Catalizan reacciones en las que se eliminan grupos (H2O, CO2 y NH3) para formar un doble enlace o añadirse a un doble enlace, capaces de catalizar la reducción en un sustrato. El sustrato es una molécula, la cual, se une al sitio activo de la enzima para la formación del complejo enzima-sustrato. El mismo, por acción de la enzima, es transformado en producto y es liberado del sitio activo, quedando libre para recibir otro sustrato. Ejemplos: descarboxilasas, liasas.
6. Ligasas: Realizan la degradación o síntesis de los enlaces denominados "fuertes" mediante al acoplamiento a sustancias de alto valor energético (como el ATP). Ejemplos: sintetasas, carboxilasas.
BIOTECNOLOGIA

La biotecnología es la tecnología basada en la biología, especialmente usada en agricultura, farmacia, ciencia de los alimentos, ciencias forestales y medicina. Se desarrolla en un enfoque multidisciplinario que involucra varias disciplinas y ciencias como biología, bioquímica, genética, virología, agronomía, ingeniería, física, química, medicina y veterinaria entre otras. Tiene gran repercusión en la farmacia, la medicina, la microbiología, la ciencia de los alimentos, la minería y la agricultura entre otros campos. Probablemente el primero que usó este término fue el ingeniero húngaro Karl Ereki, en 1919, quien la introdujo en su libro Biotecnología en la producción cárnica y láctea de una gran explotación agropecuaria.
Según el Convenio sobre Diversidad Biológica de 1992, la biotecnología podría definirse como "toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos".
El Protocolo de Cartagena sobre Seguridad de la Biotecnología del Convenio sobre la Diversidad Biológica define la biotecnología moderna como la aplicación de:
• Técnicas in vitro de ácido nucleico, incluidos el ácido desoxirribonucleico (ADN) recombinante y la inyección directa de ácido nucleico en células u orgánulos, o
• La fusión de células más allá de la familia taxonómica que superan las barreras fisiológicas naturales de la reproducción o de la recombinación y que no son técnicas utilizadas en la reproducción y selección tradicional.
FERMENTACIÓN
La fermentación es un proceso catabólico de oxidación incompleta, totalmente anaeróbico, siendo el producto final un compuesto orgánico. Estos productos finales son los que caracterizan los diversos tipos de fermentaciones.
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.
El proceso de fermentación es anaeróbico ya que se produce en ausencia de oxígeno; ello significa que el aceptor final de los electrones del NADH producido en la glucólisis no es el oxígeno, sino un compuesto orgánico que se reducirá para poder reoxidar el NADH a NAD+. El compuesto orgánico que se reduce (acetaldehído, piruvato, ...) es un derivado del sustrato que se ha oxidado anteriormente.
En los seres vivos, la fermentación es un proceso anaeróbico y en él no interviene la mitocondria ni la cadena respiratoria. Son propias de los microorganismos, como algunas bacterias y levaduras. También se produce la fermentación en la mayoría de las células de los animales (incluido el hombre), excepto en las neuronas que mueren rápidamente si no pueden realizar la respiración celular; algunas células, como los eritrocitos, carecen de mitocondrias y se ven obligadas a fermentar; el tejido muscular de los animales realiza la fermentación láctica cuando el aporte de oxígeno a las células musculares no es suficiente para el metabolismo aerobio y la contracción muscular.
Desde el punto de vista energético, las fermentaciones son muy poco rentables si se comparan con la respiración aerobia, ya que a partir de una molécula de glucosa sólo se obtienen 2 moléculas de ATP, mientras que en la respiración se producen 36. Esto se debe a la oxidación del NADH, que en lugar de penetrar en la cadena respiratoria, cede sus electrones a compuestos orgánicos con poco poder oxidante.
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.
Las fermentaciones pueden ser: naturales, cuando las condiciones ambientales permiten la interacción de los microorganismos y los sustratos orgánicos susceptibles; o artificiales, cuando el hombre propicia condiciones y el contacto referido.
FOTOSINTESIS
Es la conversión de energía luminosa en energía química estable, siendo el adenosín trifosfato (ATP) la primera molécula en la que queda almacenada esa energía química. Con posterioridad, el ATP se usa para sintetizar molécula orgánicas de mayor estabilidad. Además, se debe de tener en cuenta que la vida en nuestro planeta se mantiene fundamentalmente gracias a la fotosíntesis que realizan las algas, en el medio acuático, y las plantas, en el medio terrestre, que tienen la capacidad de sintetizar materia orgánica (imprescindible para la constitución de los seres vivos) partiendo de la luz y la materia inorgánica.
Los organismos capaces de llevar a cabo este proceso se denominan fotoautótrofos o simplemente autótrofos y son capaces de fijar el CO2 atmosférico (lo que ocurre casi siempre). Salvo en algunas bacterias, en el proceso de fotosíntesis se producen liberación de oxígeno molecular (proveniente de moléculas de H2O) hacia la atmósfera (fotosíntesis oxigénica). Es ampliamente admitido que el contenido actual de oxígeno en la atmósfera se ha generado a partir de la aparición y actividad de dichos organismos fotosintéticos. Esto ha permitido la aparición evolutiva y el desarrollo de organismos aerobios capaces de mantener una alta tasa metabólica (el metabolismo aerobio es muy eficaz desde el punto de vista energético).
En la actualidad se diferencian dos tipos de procesos fotosintéticos, que son la fotosíntesis oxigénica y la fotosíntesis anoxigénica. La primera de las modalidades es la propia de las plantas superiores, las algas y las cianobacterias, donde el dador de electrones es el agua y, como consecuencia, se desprende oxígeno (H2O → 2 H+ + 2 e- + 1/2 O2); mientras que la segunda, también conocida con el nombre de fotosíntesis bacteriana, la realizan las bacterias purpúreas y verdes del azufre, en las que en dador de electrones es el sulfuro de hidrógeno, y consecuentemente, el elemento químico liberado no será oxígeno sino azufre, que puede ser acumulado en el interior de la bacteria, o en su defecto, expulsado al agua (H2S → 2 H+ + 2 e- + S).
A comienzos del año 2009, se publicó un artículo en la revista Nature Geoscience en el que científicos norteamericanos daban a conocer el hallazgo de pequeños cristales de hematita (en Cratón de Pilbara, en el noroeste de Australia), un mineral de hierro que data de la época del eón Arcaico, demostrando la existencia de agua rica en oxígeno y consecuentemente, de organismos fotosintetizadores capaces de producirlo. Gracias al estudio realizado, se ha llegado a la conclusión de la existencia de fotosíntesis oxigénica y de la oxigenación de la atmósfera y de los océanos hace más de 3.460 millones de años, así como también se deduce la existencia de un número considerable de organismos capaces de llevar a cabo la fotosíntesis para oxigenar la masa de agua mencionada, aunque sólo fuese de manera ocasional.

1. FASE FOTOQUÍMICA: La energía luminosa que absorbe la clorofila se transmite a los electrones externos de la molécula, los cuales escapan de la misma y producen una especie de corriente eléctrica en el interior del cloroplasto al incorporarse a la cadena de transporte de electrones. Esta energía puede ser empleada en la síntesis de ATP mediante la fotofosforilación, y en la síntesis de NADPH. Ambos compuestos son necesarios para la siguiente fase o Ciclo de Calvin, donde se sintetizarán los primeros azúcares que servirán para la producción de sacarosa y almidón. Los electrones que ceden las clorofilas son repuestos mediante la oxidación del H2O, proceso en el cual se genera el O2 que las plantas liberan a la atmósfera.
Existen dos variantes de fotofosforilación: acíclica y cíclica, según el tránsito que sigan los electrones a través de los fotosistemas. Las consecuencias de seguir un tipo u otro estriban principalmente en la producción o no de NADPH y en la liberación o no de O2.
Fotofosforilación acíclica
Este proceso permite la formación de ATP y la reducción de NADP+ a NADPH + H+, y necesita de la energía de la luz, como ya se ha dicho. Se realiza gracias a los llamados fotosistemas, que se encuentran en la membrana de los tilacoides (en los cloroplastos). Estos están formados por dos partes:
• Antena, donde se agrupan los pigmentos antena, junto con proteínas, y cuya función es captar la energía de los fotones para transmitirla al pigmento diana; y el centro de reacción. Este esta formado por proteínas y por pigmentos, encontrándose en él el llamado pigmento diana, que es aquel que recibe la energía de excitación de la antena, energía que sirve para excitar y liberar electrones. Aquí también se encuentra el primer dador de electrones, que repone los electrones al pigmento diana,
• Primer aceptor, que recibe los electrones liberados.
Hay dos tipos de fotosistemas:
• Fotosistema I, que se encuentra sobre todo en los tilacoides de estroma, y cuyo pigmento diana es la clorofila P700.
• Fotosistema II, que se encuentra sobre todo en los grana y cuyo pigmento diana es la clorofila P680.
Proceso
El proceso de la fase luminosa, supuesto para dos electrones, es el siguiente: Los fotones inciden sobre el fotosistema II, excitando y liberando dos electrones, que pasan al primer aceptor de electrones, la feofitina. Los electrones los repone el primer dador de electrones, el dador Z, con los electrones procedentes de la fotólisis del agua en el interior del tilacoide (la molécula de agua se divide en 2H+ + 2e- + 1/2O2). Los protones de la fotólisis se acumulan en el interior del tilacoide, y el oxígeno es liberado.
Los electrones pasan a una cadena de transporte de electrones, que invertirá su energía liberada en la síntesis de ATP. ¿Cómo? La teoría quimioosmótica nos lo explica de la siguiente manera: los electrones son cedidos a las plastoquinonas, las cuales captan también dos protones del estroma. Los electrones y los protones pasan al complejo de citocromos bf, que bombea los protones al interior del tilacoide. Se consigue así una gran concentración de protones en el tilacoide (entre éstos y los resultantes de la fotólisis del agua), que se compensa regresando al estroma a través de las proteínas ATP-sintasas, que invierten la energía del paso de los protones en sintetizar ATP. La síntesis de ATP en la fase fotoquímica se denomina fotofosforilación.
Los electrones de los citocromos pasan a la plastocianina, que los cede a su vez al fotosistema I. Con la energía de la luz, los electrones son de nuevo liberados y captados por el aceptor A0. De ahí pasan a través de una serie de filoquinonas hasta llegar a la ferredoxina. Ésta molécula los cede a la enzima NADP+-reductasa, que capta también dos protones del estroma. Con los dos protones y los dos electrones, reduce un NADP+ en NADPH + H+.
El balance final es: por cada molécula de agua (y por cada cuatro fotones) se forman media molécula de oxígeno, 1,3 moléculas de ATP, y un NADPH + H+.
Fase luminosa cíclica
En la fase luminosa o fotoquímica cíclica interviene de forma exclusiva el fotosistema I, generándose un flujo o ciclo de electrones que en cada vuelta da lugar a síntesis de ATP. Al no intervenir el fotosistema II, no hay fotólisis del agua y, por ende, no se produce la reducción del NADP+ ni se desprende oxígeno. Únicamente se obtiene ATP.
El objetivo que tiene la fase cíclica tratada es el de subsanar el déficit de ATP obtenido en la fase acíclica para poder afrontar la fase oscura posterior.
Cuando se ilumina con luz de longitud de onda superior a 680 nm (lo que se llama rojo lejano) sólo se produce el proceso cíclico. Al incidir los fotones sobre el fotosistema I, la clorofila P700 libera los electrones que llegan a la ferredoxina, la cual los cede a un citocromo b6 y éste a la plastoquinona (PH), que capta dos protones y pasa a (PQH2). La plastoquinona reducida cede los dos electrones al citocromo f e introduce
Tiene lugar al mismo tiempo que la acíclica. En ella sólo interviene el fotosistema I. Los electrones liberados, después de llegar a la ferredoxina, pasan a las plastoquinonas, y siguen la cadena de transporte de electrones hasta regresar a la plastocianina y al fotosistema I. Por tanto, se genera ATP pero no NADPH. Sirve para compensar el hecho de que en la fotofosforilación acíclica no se genera suficiente ATP para la fase oscura.
2. FASE OSCURA O BIOSINTETICA: En la fase oscura, que tiene lugar en la matriz o estroma de los cloroplastos, la energía en forma de ATP y el NADPH que se obtuvo en la fase fotoquímica se usa para sintetizar materia orgánica por medio de sustancia inorgánicas. La fuente de carbono empleada
La fase bioquímica o ciclo de Calvin o ciclo reductivo de las pentosas-fosfato consiste en un ciclo de reacciones químicas en las que se incorpora el CO2 de la atmósfera en moléculas orgánicas, y se originan triosas fosfato, los primeros azúcares previos a la formación de sacarosa y almidón. Durante este ciclo se emplean el ATP y el NADPH producidos en la etapa fotoquímica. Se divide en tres etapas: carboxilación, reducción y regeneración.
Este ciclo comienza con una pentosa, la ribulosa-1,5-bisfosfato, que se carboxila con el CO2, y se descompone en dos moléculas de ácido-3-fosfoglicérico. Con el gasto de un ATP, el ácido-3-fosfoglicérico se fosforila en ácido-1,3-bifosfoglicérico. Éste se reduce con el NADPH, y se libera una molécula de ácido fosfórico, formándose el gliceraldehído-3-fosfato. La molécula formada puede seguir ahora dos vías: una es dar lugar a más ribulosa-1,5-bisfosfato para seguir el ciclo, y la otra es dar lugar a los distintos principios inmediatos: glucosa o fructosa, almidón y a partir de ellos los demás glúcidos, y los lípidos, proteínas y nucleótidos que requiere la célula...
Hay que destacar que tanto la fase fotoquímica como la fase biosintética se producen a la vez. Son inseparables, ya que los productos de la fase fotoquímica son empleados en la fase biosintética. Por otro lado al consumir en la fase biosintética el ATP y NADPH se obtienen ADP y NADP+ para la fase fotoquímica. Para asegurar que ambas fases se produzcan a la vez existe una fuerte fotorregulación sobre las enzimas del ciclo de Calvin para que estén activas por el día e inactivas por la noche, en especial sobre la enzima rubisco. No obstante existe una variante de fotosíntesis presente en ciertas plantas que permite separar la fijación del CO2 de la fase fotoquímica. Se trata de la fotosíntesis tipo CAM, empleada por plantas adaptadas a climas desérticos, para evitar que se abran los estomas por el día para fijar el CO2, con la consiguiente pérdida de agua.

RESPIRACIÓN CELULAR

La respiración comienza con el desdoblamiento de un azúcar simple, como lo es la glucosa. La molecula de glucosa es degradada en tres pasos: la glucolisis, el ciclo de krebs y la cadena transportadora de electrones, los cuales comprenden una serie de reacciones químicas que pueden dividirse en dos grupos principales: la ruta del carbono (glucolisis y ciclo de krebs) y la ruta del hidrogeno (cadena transportadora de electrones)

Ruta del carbono: se liberan los atomos de carbono, en forma de dióxido de carbono, de la molecula de glucosa.
Ruta del hidrogeno: se transfieren los atomos de hidrogeno de la glucosa hasta el oxigeno, formando agua. Ambos procesos enlazados entre sí.

Glosario N° 1

BUSCAR EL SIGNIFICADO DE LAS SIGUIENTES PALABRAS

EN RELACIÓN AL TEMA DE LAS ENZIMAS.

3^ra actividad del primer bloque

1.       Enzima

2.       Metabolismo

3.       Producto

4.       Energía cinética

5.       Energía potencial

6.       Entropía

7.       Glóbulos blancos

8.       Temperatura

9.       Configuración

10.   Células

11.   Alimentos

12.   Colisión

13.   Átomo

14.   Homeostasis

15.   Reacción

16.   Patógeno

17.   Iones

18.   Concentración

19.   Materia

20.   Contra gradiente

21.   Osmosis

22.   Difusión

2° Actividad del bloque de Valoración, hacer un mapa mental de la siguiente lectura

TRANSCRIPCIÓN DE LAS ACCIÓNES DE LAS ENZIMAS

EN LOS PROCESOS METABOLICOS

El metabolismo,  Las enzimas son moléculas de naturaleza proteica que catalizan reacciones químicas, siempre que sean termo-dinámicamente posibles: Una enzima hace que una reacción química que es energéticamente posible, pero que transcurre a una velocidad muy baja, sea cinéticamente favorable, es decir, transcurra a mayor velocidad que sin la presencia de la enzima. En estas reacciones, las enzimas actúan sobre unas moléculas denominadas sustratos, las cuales se convierten en moléculas diferentes denominadas productos. Casi todos los procesos en las células necesitan enzimas para que ocurran a unas tasas significativas. A las reacciones mediadas por enzimas se las denomina reacciones enzimáticas. Las enzimas El metabolismo: es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos físico-químicos que ocurren en una célula y en el organismo. Estos complejos procesos interrelacionados son la base de la vida a escala molecular, y permiten las diversas actividades de las células: crecer, reproducirse, mantener sus estructuras, responder a estímulos, etc.  Con simpleza, las enzimas son las responsables de hacer que los procesos metabólicos sean más rápidos en los organismos, la ausencia de ellas seria fatal ya que las reacciones químicas en el organismo ya que tardarían miles y miles de años. La acción de las enzimas en los procesos metabólicos Por otra parte las enzimas son los catalizadores de las reacciones bioquímicas de nuestro organismo, además son proteínas fundamentales para regular la temperatura corporal, y para todo lo relacionado con la homeostasis. Los enzimas también ayudan a eliminar agentes patógenos junto con los glóbulos blancos. Imagen de la acción de las enzimas en los procesos metabólicos Las reacciones químicas se presentan cuando se crean o se rompen enlaces químicos. Para que se lleven a cabo las reacciones químicas, los iones, los átomos o moléculas deben chocar unos con otros. La efectividad de la colisión depende de la velocidad de las partículas, la calidad de la energía que se requiere para que la reacción se presente (energía de activación) y la configuración (forma) especifica de las partículas. La presión y temperatura normales del cuerpo son demasiado bajas para que las reacciones químicas se presenten a una velocidad suficientemente rápida para el mantenimiento de la vida. Aunque el aumento en la presión, temperatura y concentración de las moléculas reactivas puede aumentar la frecuencia de las colisiones, y también la velocidad de las reacciones químicas, con esos cambios pueden dañar o matar a las células, y, por consecuencia, al organismo. Los alimentos son fundamentales para nuestro metabolismo, debido a que nos aportan energía y proteínas. También nos aporta las enzimas de nuestro metabolismo.
El alimento es cualquier sustancia normalmente ingerida por los seres vivos con fines:

1. Nutricionales: regulación del metabolismo y mantenimiento de las funciones fisiológicas, como la temperatura corporal.
2. Psicológicos: satisfacción y obtención de sensaciones gratificantes. Los alimentos ¿por qué los consumimos? Espero que luego de esta pequeña síntesis hayan aprendido algo acerca de las enzimas y su acción en nuestro metabolismo. Y que para la próxima vez que consuman alimentos, desayunen o lo que sea siempre sepan que si no consumimos nada que no tenga enzimas nuestro cuerpo no podrá producir más enzimas. Lo que tal vez el día de mañana nos hará falta y si no las consumimos ahora el día de mañana tal vez lleguemos a morir por falta de enzimas en nuestro metabolismo..

Luego de leido el tema elabora un mapa mental donde con palabras claves e imagens puedas expresar nla importancia del tema.

En una hoja tamaño carta colocando como base del mapa una imagen, recuerde de usar el boligrafo para escribir las palabras claves  y los colores para darle dimención al mapa, debe cuidar la distribución del espacio geografico de la hoja, 

la hoja puede ser reciclabe pero que el lado a usar este en condiciones de ser usada, recuerde colocarle su nombre grado y sección.