Fermentação

Daniela Alexandre

Escola

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Resumo do trabalho

Relatório sobre atividade experimental, sobre fermentação, realizado no âmbito da disciplina de Biologia (10º ano).

Introdução:

Para esta experiência laboratorial, foi-nos solicitado pela professora a execução de uma atividade. A atividade pretende permitir aos alunos conhecer o processo de fermentação e respiração aeróbia que as células podem realizar, assim como as substâncias que se libertam nesses mesmos processos.

Introdução Teórica:

A biossíntese de ATP é fundamental para a sobrevivência de qualquer célula, seja uma simples bactéria ou um complexo neurónio do cérebro humano. A transferência para as moléculas de ADP da energia potencial de hidratos de carbono como a glicose ocorre em duas vias metabólicas principais: a fermentação e a respiração celular.

Com a respiração celular aeróbia, as células catabolizam a glicose de uma forma mais eficaz, produzindo um elevado número de moléculas de ATP e, como resíduos, água e dióxido de carbono; neste processo, basicamente uma longa sucessão de oxidações e reduções, o oxigénio molecular desempenha o papel crucial de aceitador final de eletrões.

Na ausência de oxigénio, os organismos podem "fermentar" a glicose, uma via metabólica mais simples e de menor rendimento energético. Mas este facto não diminui a importância da fermentação: é provável que tenha sido o primeiro metabolismo energético na história da Vida na Terra; é nela que assenta a sobrevivência de inúmeros microrganismos que decompõem e reciclam a matéria orgânica; é a fermentação que assegura um pouco mais de energia aos músculos cansados durante uma maratona, e está na base de alguns dos alimentos mais consumidos no mundo.

Vamos esclarecer alguns conceitos essenciais para esta atividade:

Nas células de todos os seres vivos do planeta ocorrem reações químicas a partir de substâncias que a elas chegam, estas reções podem libertar energia ou requere-la. A este conjunto de reações dá-se o nome de metabolismo celular. Existem dois processos essenciais:

Anabolismo: são reações endenergéticas que a partir de moléculas simples conseguem produzir moléculas mais complexas e mais ricas em energia;
Catabolismo: reações exoenergéticas, que degradam moléculas mais complexas para originar moléculas mais simples e menos energéticas.

Existem ainda vários processos catabólicos, mas vamos falar de dois em especial pois é os que iremos observar, a anaerobiose: processo que ocorre na ausência de oxigénio, no caso da fermentação; e a aerobiose: ocorre na presença de oxigénio, no caso de respiração aeróbia.

Glicose: conhecida como açúcar, é um monossacarídeo que possui seis carbonos- hexoses), utilizada principalmente como fonte de energia pelos organismos. A glicose é um produto final da fotossíntese, e é a molécula que dá origem a processos de metabolismo celular como a fermentação e a respiração aeróbia. Dá-se o nome de glicólise à fase em que a glicose, com seis carbonos incorporados, é desdobrada em duas moléculas de ácido pirúvico, com três carbonos, por reações de oxirredução.
Fermentação Alcoólica: neste processo catabólico as leveduras e algumas bactérias fermentam os açúcares (glicose) para obtenção de energia. Ocorre a quebra da molécula de glicose (com seis carbonos) em ácido pirúvico (com três carbonos), reação de oxirredução, libertando dióxido de carbono- CO2, por reações de descarboxilação, produzindo assim o álcool etílico, por reações de redução. A equação da fermentação alcoólica é a seguinte: C6H12O6 + 2ADP + P ⇒ 2etanol + 2Co2 + 2ATP. Este é um processo de oxidação incompleta, e tem por salto energético final duas moléculas de ATP. É exemplo deste processo, o fabrico de bebidas alcoólicas: C₆H₁₂O₆ + 2ADP + P ⇒ 2etanol + 2Co2 + 2ATP
Respiração Aeróbia: neste processo existem quatro etapas: Glicólise, formação de Acetil-CoA, Ciclo de Krebs e Fosforilação oxidativa, encontra-se esquematizado todo o processo de respiração aeróbia nos anexos (anexo 5). A equação da respiração aeróbia é a seguinte: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ ⇒ 6CO₂ + H₂O + 36 ou 38 ATP. Como na fermentação, a glicose irá dar origem ao ácido pirúvico por oxirredução, depois essa molécula por descarboxilação formará duas moléculas de acetil-CoA, posteriormente esta mesma molécula dará início ao ciclo de Krebs que por oxidações vão resultar moléculas de NADH, FADH2, CO2 e ATP. A molécula de NADH transporta eletrões para a cadeia transportadora de eletrões, ao longo destas vão ocorrendo reações de oxirredução. O oxigénio é o acetor final dos eletrões, e o CO2 e o H2O são os produtos finais deste processo. A respiração aeróbia é mais complexa que a fermentação.
Banho-maria: este método é utilizado em laboratórios para aquecer substâncias líquidas e sólidas, lenta e regularmente, amostras não possam ser expostas diretamente ao fogo. Um processo que se pode regular a temperatura que se pretende para obter melhores resultados.
Leveduras: elas necessitam de energia para a sua multiplicação, essa energia provém da degradação da glicose (produto final da fotossíntese e moléculas que originam a fermentação e a respiração aeróbia).As leveduras são seres facultativos, pois podem mobilizar energia de compostos orgânicos em condições de anaerobiose (fermentação) e de aerobiose (respiração aeróbia). Mas existem outros seres que mobilizam a energia a partir da degradação de compostos orgânicos e essa situação acontece por fermentação em meios desprovidos de oxigénio, estes seres têm o nome de - seres anaeróbios obrigatórios.

Objetivos da experiência:

Esta atividade experimental tem como finalidade compreender a fermentação e a respiração aeróbia como processos celulares, em que substâncias são libertadas, para o próprio metabolismo da célula.

A experiência tem como objetivo ainda conhecer quais as condições necessárias para que ocorra os dois processos em questão, bem como as condições favoráveis da concentração do substrato.

Teremos igualmente que concluir em que Erlenmeyer se realizou a fermentação alcoólica e a respiração aeróbia, durante a atividade.

Protocolo Experimental:

Materiais:

Balança;
Fermento de padeiro;
Vidro de relógio;
Espátula;
Proveta;
Vareta;
Balões de Erlenmeyer;
Balões;
Pipeta;
Banho-maria;

Reagentes:

Água destilada;
Glicose (açúcar);

Procedimento Experimental:

Pesou-se 5g de glicose e adicionou-se 100ml de água destilada (preparação de uma solução de glicose a 5%);
Pesou-se 30g de glicose e adicionou-se 100ml de água destilada (preparação de uma solução de glicose a 30%);
Repetiu-se o passo dois mais uma vez;
Pesou-se 20g de fermento de padeiro e adicionou-se 100ml de água destilada (preparação de uma suspensão de leveduras a 20%);
Agitou-se a suspensão de leveduras com uma vareta;
Marcou-se 4 Erlenmeyers com as letras: A, B, C e D;
Colocou-se 100ml de água destilada no Erlenmeyer A; 100ml de solução de glicose a 5% no B e, 100 ml de solução de glicose a 30% no C e D;
Adicionou-se 10 ml da suspensão de leveduras a cada Erlenmeyer;
Adaptou-se um balão de borracha no topo de cada Erlenmeyer, exceto no Erlenmeyer D;
Colocou-se os 4 Erlenmeyers- A, B, C e D no banho-maria durante 40 minutos;
Registou-se os resultados obtidos (volume dos balões e cheiro a álcool ou não).
Procedeu-se à arrumação e limpeza do material utilizado.

Interpretação de Resultados:

Tabela 1: Sintetização dos resultados obtidos.


	Erlenmeyers
	A	B	C	D
Volume do Balão	Vazio	Meio Cheio	Cheio	Não tinha balão
Cheiro	Não tinha	Fermento	Álcool	Forte a Fermento/Nada a Álcool
Conclusão	_______	Respiração Aeróbia	Fermentação Alcoólica	____

Discussão:

Após a realização desta atividade, vamos discutir em seguida alguns aspetos relevantes:

Foram utilizadas soluções de glicose, pois é este composto que dá inicio a processos como a fermentação e a respiração aeróbia, pela fase denominada glicólise, como explicada na introdução teórica.
Observou-se que o balão colocado no erlenmeyer A ficou no mesmo modo quanto ao seu volume, desde o início da atividade até ao fim da mesma. Esta situação deve-se ao facto de não ter ocorrido nenhum processo que libertasse algum tipo de gás como ocorreu nos outros erlenmeyers. Este erlenmeyer, contendo apenas 100ml de água destilada, serviu também para mostrar que sem haver leveduras e glicose, não ocorrem os processos de fermentação e respiração aeróbia.
Quanto às variações obtidas pelos vários balões dos três erlenmeyers:
Em A o balão manteve-se na mesma durante todo o processo de banho-maria, pela razão de que não foi realizado nenhum processo que libertasse gás, por possuir apenas água destilada e não glicose ou leveduras. Ver nos anexos volume do balão obtido (anexo 16);
Em B, o volume do balão aumentou ligeiramente, devido à produção de gás, realizou-se a respiração aeróbia, o odor libertado do erlenmeyer era a fermento. Ver nos anexos volume do balão obtido (anexo 17);
Em C notou-se que durante o processo o balão variou o seu tamanho, aumentando intensamente de volume, o que se deve ao facto de o erlenmeyer C possuir uma solução de 30% de glicose, sendo que se deu o processo de fermentação alcoólica e foi libertado gás, tinha um cheiro intenso a álcool. Ver nos anexos volume do balão obtido (anexo 18);
Analisou-se a variação do volume dos balões, e conclui-se que era devido à taxa de produção de CO2. Assim como em A não se libertou dióxido de carbono, pelo motivo de a solução não possuir leveduras e glicose, que libertaria CO2, o balão manteve-se então inalterável. Nos balões dos erlenmeyers B e C, verificou-se que o balão em C possuía mais volume do que em B, devendo-se ao facto de que a taxa de produção de CO2 em C foi mais elevada do que a taxa de produção em B, pois em C havia maior quantidade de glicose do que em B;
Relativamente ao cheiro que cada uma apresentava:
- Em A não havia qualquer tipo cheiro, pois este erlenmeyer possuía apenas água destilada;
- Em B tinha um leve odor a fermento, sendo que a solução contida no erlenmeyer possuía leveduras e 5% de glicose;
- Em C havia um cheiro a álcool, devido à solução possuir leveduras e 30% de glicose;
- Em D tinha um odor forte a fermento, sendo que não tinha balão o CO2 possivelmente libertado pelo processo, foi para a atmosfera.

Conclusão:

Na realização desta atividade deparamo-nos com um problema na montagem da preparação da solução que foi colocada no erlenmeyer D, mas mesmo assim, pensamos que conseguimos alcançar todos os objetivos definidos de início.

Com o fim da atividade prática tirámos as seguintes conclusões:

Para que haja a ocorrência de processos de fermentação e respiração aeróbia, entre outros a eles associados, é necessário que existam leveduras e glicose.
Quanto maior for a concentração de substrato, ou seja, maior quantidade de glicose para dar início à fase que desencadeia o processo de fermentação e respiração aeróbia, mais energia será libertada, e haverá maior produção de CO2 e etanol, para a fermentação alcoólica, e maior produção de CO2 e H2O, no caso da respiração aeróbia.
No erlenmeyer B conclui-se que ocorreu a respiração aeróbia, pois quando se retirou o balão não havia qualquer cheiro a álcool, e foi libertado um gás, observou-se isso porque o balão possuía um certo volume.
No erlenmeyer C ocorreu a fermentação alcoólica, conseguimos perceber isso pelo cheiro intenso a álcool que foi libertado aquando da retirada do balão, que possuía um grande volume de gás.
Nos restantes erlenmeyers: em A não ocorreu respiração aeróbia ou fermentação pois não havia glicose na solução preparada; em D, apesar de a solução possuir glicose, não podemos concluir acerca do processo que terá ocorrido pois não tínhamos balão no erlenmeyer para podermos chegar a uma conclusão.

302 Visualizações 01/10/2019

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