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Determinación de la acidez y alcalinidad de sustancias y su importancia en el
flujo de energía de los seres vivos
1.- Introducción
El pH indica la acidez o alcalinidad de una sustancia en disolución acuosa, sus
valores van de 0 a 14 y la fórmula para obtenerlo es -log {H+} o sea la
concentración iones hidronio en la disolución.
El pH es una de las mediciones más comunes de laboratorio porque muchos
procesos químicos dependen del pH.
Con frecuencia, la velocidad o el ritmo de las reacciones químicas pueden ser
alterados significativamente por el pH de la solución.
La solubilidad de muchos agentes químicos en solución y su disponibilidad
biológica dependen del pH.
Usualmente la química fisiológica de los organismos vivos tiene límites muy
específicos de pH. En nuestras vidas modernas, prácticamente se ha probado en
algún momento el pH de todo lo que usamos, es decir, en algún punto se efectúa
una medición del pH del agua del grifo con la que nos cepillamos los dientes, el
papel sobre el que escribimos, los alimentos que comemos o las medicinas que
tomamos, por citar los ejemplos más evidentes.
Los sistemas vivos convierten la energía de una forma en otra a medida que
cumplen funciones esenciales de mantenimiento, crecimiento y reproducción. En
estas conversiones energéticas, como en todas las demás, parte de la energía útil
se pierde en el ambiente en cada paso.
Para que un ecosistema funcione, necesita de un aporte energético que llega a
la biosfera en forma, principalmente, de energía luminosa, la cual proviene del Sol
y a la que se le llama comúnmente flujo de energía
2.- Objetivos
1.- Determinar la acidez de sustancias orgánicas e inorgánicas.
2.- Determinar la alcalinidad de sustancias orgánicas e inorgánicas
3.- Comprender la importancia de la acidez y alcalinidad en el flujo de energía de
los seres vivos
4.- Aprender el manejo del lector de PH (concentración de iones PH que determina
la acidez y alcalinidad 0-acido; 7 alcalino)
3.- Metodología
3.1.- Materiales
- Zumo de Naranja
- Jugo de limón
- Agua mineral con gas
- Agua mineral sin gas
- Energina
- Coca-Cola
- 100 g de Sal
- Vaso de precipitados
- Bisturí
- Exprimidor
3.2.- P.Hmetro de tipo rapitest
3.3 Método
1.- En un vaso de Beaker se colocó energina y se midió su nivel de PH
2.- En un vaso de Beaker se colocó Coca-Cola y se midió su nivel de PH
3.- En un vaso de Beaker se colocó aguan con gas y se midió su nivel de PH
4.- En un vaso de Beaker se colocó agua sin gas y se midió su nivel de PH
5.- En un vaso de Beaker se colocó zumo de naranja que previamente fue
preparado exprimiendo 6 naranjas y se midió su nivel de PH
6.- En un vaso de Beaker se colocó jugo de limón que previamente fue preparado
exprimiendo limones con un exprimidor y se midió su nivel de PH
7.- En un vaso de Beaker se colocó 100 g de sal en 200 ml de agua y se midió su
nivel de PH
Resultados:
Previamente se dijo que si la medición se encuentra en un rango de 0-7 la
sustancia es acida, si el indicador de pH indicaba el numero 7 era una sustancia
neutra y si el indicador indicaba una medida mayor a 7 era una sustancia alcalina.
Sustancia Medición Acido Alcalino
Energina 4.5 /
Coca-Cola 2 /
Sal en agua 5.5 /
Zumo de Naranja 3 /
Jugo de limón 3 /
Agua con Gas 5.5 /
Agua sin Gas 6.5 /
4.- Conclusiones
1.- Se determinó que todas las sustancias vistas eran ácidos y esto se debe a su
composición como por ejemplo en el caso de la sal en el agua ya que la sal es
cloruro de sodio y está compuesta por acido clorhídrico el cual es un acido muy
fuerte
2.- Se determinó que ninguna sustancia vista es alcalina ya que las propiedades
de las sustancias las hacían sustancias acidas. En las sustancias vistas se vio que
el agua sin gas es la más cerca al punto neutro.
3.- La acidez y la alcalinidad es muy importante en el flujo de energía ya que se
determino que el nivel del ph influye en el flujo de energía como por ejemplo en el
caso de la coca-cola que es una sustancia altamente acida que hace que la
cinética se incremente.
4.- Se aprendió que en la lectura del ph una sustancia es ácida cuando la
medición es menor a 7, neutra cuando la medición es 7 y alcalina cuando la
medición es mayor a 7.
5.- Cuestionario
1.- Según su criterio ¿Cual es la importancia de la acidez y la alcalinidad en
el flujo de energía?
Los medios ácidos favorecen la producción de energía por la presencia de iones
hidrogeno positivos libres por lo tanto hay mayor movimiento de partículas
(electrones) lo cual conlleva a una mayor energía.
Los medio alcalinos también favorecen la transmisión de energía por la presencia
de iones oxidrilos negativos lo que permite el movimiento de partículas
subatómicas con la consiguiente liberación de energía.
Los medio ácidos favorecen la absorción de alimentos ya que desdoblan mejor
las moléculas hasta el grado de CO2 liberando energía.
2.- Describa y grafique diferentes tipos de equipos que permiten determinar
la acidez o alcalinidad
3.- ¿Cuál es la importancia del flujo de energía en los diferentes procesos
biológicos de las plantas?
Para la fotosíntesis y la respiración celular que son procesos biológicos de la
planta se requiere el flujo de energía ya que la energía es muy importante en cada
uno de los procesos que se explican a continuación:
La fotosíntesis es la conversión de materia inorgánica en materia orgánica
gracias a la energía que aporta la luz. En este proceso la energía luminosa se
transforma 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 moléculas 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 lamateria inorgánica.
La respiración celular es el conjunto de reacciones bioquímicas por las cuales
determinados compuestos orgánicos son degradados completamente,
por oxidación, hasta su conversión en sustancias inorgánicas, proceso que rinde
energía (en forma de ATP) aprovechable por la célula.
Los substratos habitualmente usados en el proceso son la glucosa, otroshidratos
de carbono, ácidos grasos, incluso aminoácidos, cuerpos cetónicos u otros
compuestos orgánicos. En los animales estos combustibles pueden provenir del
alimento, de los que se extraen durante la digestión, o de las reservas corporales.
En las plantas su origen pueden ser asimismo las reservas, pero también
la glucosa obtenida durante la fotosíntesis.
La respiración celular, como componente del metabolismo, es un
proceso catabólico, en el cual la energía contenida en los substratos usados como
combustible es liberada de manera controlada. Durante la misma, buena parte de
la energía libre desprendida en estas reacciones exotérmicas es incorporada a la
molécula de ATP (o de nucleótidos trifosfato equivalentes), que puede ser a
continuación utilizada en los procesos endotérmicos, como son los de
mantenimiento y desarrollo celular (anabolismo).
Ecuación química
El proceso por el cual las células degradan las moléculas de alimento para obtener
energía recibe el nombre de RESPIRACIÓN CELULAR.
La respiración celular es una reacción exergónica, donde parte de la energía
contenida en las moléculas de alimento es utilizada por la célula para sintetizar
ATP. Decimos parte de la energía porque no toda es utilizada, sino que una parte
se pierde.
Aproximadamente el 40% de la energía libre emitida por la oxidación de la glucosa
se conserva en forma de ATP. Cerca del 75% de la energía de la nafta se pierde
como calor de un auto; solo el 25% se convierte en formas útiles de energía. La
célula es mucho más eficiente.
La respiración celular es una combustión biológica y puede compararse con la
combustión de carbón, bencina, leña. En ambos casos moléculas ricas en energía
son degradadas a moléculas más sencillas con la consiguiente liberación de
energía.
Tanto la respiración como la combustión son reacciones exergónicas.
4.- ¿Cuáles son las fuentes primordiales de energía para el desarrollo de las
plantas?
La energía solar y la energía que se desprende de las reacciones químicas que se
presentan en el interior de la célula.
5.- ¿Que es la fotorespiración?
La fotorespiración es un proceso que ocurre en el mesófilo de la hoja, en
presencia de luz, y en donde la concentración de O2 es alta. Se realiza en plantas
C3 (especialmente en época de verano en donde la planta aumenta la frecuencia
con la que cierra sus estomas para evitar pérdida de H2O).
El cloroplasto absorbe O2, que es catalizado junto con la ribulosa-1,5-
bisfosfato (RuBP) por laenzima RuBis CO, transformándola así en ácido glicólico o
glicolato. El glicolato es traspasado al peroxisoma (saco membranoso que
contiene enzimas) y con la acción de O2, son catalizados por la enzima oxidasa,
dando lugar a peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) y glioxilato; luego, el
glioxilato incorpora nitrógeno por transaminación formándose elaminoácido glicina.
Dos de estos aminoácidos son llevados a la mitocondria donde finalmente se
logran tres compuestos: serina, amoníaco y CO2. Los gases CO2 y amoniaco se
liberan. La serina regresa al peroxisoma en donde es transformada en glicerato,
éste es llevado al cloroplasto en dónde, mediante el gasto de una molécula de
ATP, se reintegra al ciclo de Calvin como 3-fosfoglicerato.
En conclusión la fotorrespiración produce gasto de RuBP y CO2; es un proceso de
gasto energético pero permite recuperar 3 moléculas de carbono en los 3-
fosfoglicerato. Se pierde un átomo de carbono en el CO2 liberado.
Necesita 3 orgánulos, el cloroplasto, el peroxisoma y la mitocondria.
Ciclo Oxidativo
Cloroplasto: Entrada de 2 moléculas de oxígeno, que con la ribulosa-1,5-
bisfosfato producen una molécula de fosfoglicerato y una molécula
de fosfoglicolato. La molécula de fosfoglicerato sirve para el ciclo de Calvin, y
permite recuperar la RuBP. La molécula de fosfoglicolato pierde su fosfato y da
el glicolato. sale de los estomas
Peroxisoma: El glicolato, con la acción de O2 y mediante la enzima oxidasa,
esta transformado a glioxilato y se produce H2O2 (agua oxigenada). El glioxilato
incorpora nitrógeno por transaminación y forma el aminoácido glicina. Este
sale del peroxisoma.
Mitocondria: La glicina se oxida a serina, mediante NAD+ que se reduce
a NADH y libera CO2 y amonio NH4+.
Peroxisoma. La serina vuelve al peroxisoma, donde se transforma
en hidroxipiruvato, el cual mediante NADH se transforma a su vez en glicerato.
Cloroplasto: El glicerato vuelve al cloroplasto, donde mediante una molécula
de ATP se transforma en 3-fosfoglicerato y se reintegra el ciclo de Calvin.
El amino liberado en la mitocondria pasa al cloroplasto en forma de NH3, lo cual
mediante glutamina sintetasa permite transformar alfa-cetoglutarato en glutamato.
El glutamato permite transformar serina en hidroxipiruvato en el peroxisoma,
mientras se transforma en alfa-ceto-glutarato.
6.- Bibliografía
- Stryer.L. 1985,(Bioquimica)Segunda Edicion,Stanford
- http://es.wikipedia.org/wiki/Fotorespiracion(web consultada 08/05/2012)
- http://www.google.com.pe/imgres?q=P.H. (web consultada 08/05/2012)
- http://www.google.com.pe/search/fotorespiracion(web consultada 08/05/2012)
- http://www.pce-instruments.com/espanol.html(web consultada 08/05/2012)
- http://es.wikipedia.org/wiki/Fotosintesis(web consultada 08/05/2012)
- http://es.wikipedia.org/wiki/Respiracion_celular(web consultada 08/05/2012)