Fermentación

La fermentación es la oxidación incompleta de la glucosa, con un aceptor de los electrones final orgánico, que tiene lugar en condiciones anoxigénicas y donde no hay cadena transportadora de electrones. La fermentación es realizada por ciertos microorganismos (levaduras y bacterias), aunque la fermentación láctica también puede realizarse en el tejido muscular de animales cuando no llega suficiente oxígeno a las células y la alcohólica por algunas células vegetales cuando la concentración de oxígeno baja.

Recuerda que la respiración es un tipo de catabolismo total, en el que la materia orgánica se oxida (pierde electrones) hasta convertirse en moléculas inorgánicas liberando en el proceso la energía acumulada.

Para ampliar información sobre la respiración aerobia, cuyo aceptor de electrones es el oxígeno, pulsar aquí y para conseguir más información sobre la  respuración anaerobia, con un aceptor de electrones diferente del oxígeno, pincha aquí.

En este apartado estudiaremos las principales formas de fermentación: láctica, alcohólica, ácido-mixta y butírica.

¿Qué rutas intervienen en la fermentación?

Se puede considerar que la primera etapa de la fermentación es la glucólisis, y es en la única dónde, de forma general, se sintetiza ATP y se produce por fosforilación a nivel de sustrato. Pero a diferencia de la respiración no interviene ni el ciclo de Krebs ni la cadena respiratoria, por lo que no utilizan el oxígeno como aceptor de electrones, resultando ser un proceso anaerobio.

Una de sus funciones más importantes es reoxidar el NADH + H+ producido durante la glucólisis para que no se bloquee la ruta y que la célula pueda seguir  obteniendo energía.

Fermentación láctica

El ácido pirúvico es el aceptor de electrones del NADH, convirtiéndolo en ácido láctico.

Fermentación láctica

La fermentación láctica es realizada por todo tipos de organismos, desde bacterias a nuestras propias células, que la utilizan para generar energía cuando no pueden realizar la oxidación completa. Es un proceso de interés económico, ya que de ella obtenemos productos como el queso, el yogur o algunos embutidos.

Nuestras células musculares realizan la fermentación láctica cuando las sometemos a un ejercicio intenso y no hay suficiente oxígeno para ser utilizado como aceptor de electrones en la cadena transportadora mitocondrial. El lactato producido se transporta hasta el hígado donde vuelve a convertirse a piruvato.

Fermentación alcohólica

La fermentación alcohólica consiste en la degradación parcial de glucosa a etanol y CO2 en ausencia de oxígeno.

En la fermentación alcohólica el piruvato se descarboxila gracias a la piruvato descarboxilasa produciendo acetaldehido. Esta enzima está presente en bacterias, hongos y plantas, por lo que los animales no podemos realizar fermentación alcohólica.

Fermentación alcohólica

El acetaldehído se reduce a etanol, gracias a la acción de la alcohol deshidrogenasa y el NADH se oxida a NAD+.

La fermentación alcohólica también es un proceso de gran interés económico y las levaduras, principalmente Saccharomyces cerevisae, intervienen en la mayor cantidad de productos derivados de fermentación alcohólica. El pan, por ejemplo es un subproducto de la fermentación alcohólica realizada por levaduras, aunque tanto el etanol como el CO2 se eliminan durante su elaboración por el calor.

El alcohol producido resulta tóxico a las levaduras, por lo que el porcentaje de alcohol está restringido hasta el 21% más o menos, dependiendo de las condiciones y de la cepa. Además, el CO2 que se produce durante la fermentación alcohólica puede desplazar al oxígeno en los espacios que no están bien ventilados, como en las bodegas, por lo que hay que tener cuidado.

 

Fermentación ácido-mixta

En la fermentación ácido-mixta se produce una mezcla compleja de ácidos: ácido acético, etanol,  ácido láctico, ácido propiónico (fórmico), H2 y CO2 según las especies que la lleven a cabo, principalmente enterobacterias como E. coli.

Fermentación ácido mixta

Además, en la fermentación ácido-mixta  se produce la reoxidación del NADH y, a diferencia de otras fermentaciones, ATP.

Fermentación butírica

En la fermentación butírica los hidratos de carbono se transforman en ácido butírico por acción de bacterias anaerobias estrictas, principalmente de clostridium butyricum. Los productos de esta fermentación son ácido butírico, ácido acético, dióxido de carbono, hidrógeno y ATP,

4 C6H12O6 —>  3 CH3-(CH2)2– COOH + 2 CH3– COOH + 2 CO2 + 2 H2 + 10 ATP

No hay que confundir la fermentación butírica con la fermentación pútrida, aunque ambas se caracterizan por el olor desagradable que desprenden, esta última es la degradación de sustratos de naturaleza proteica.

La fermentación butírica es un proceso de gran importancia, ya que contribuye a la descomposición de los restos vegetales que caen al suelo. Además forma parte de productos alimenticios tanto naturales (3% de la mantequilla) como artificiales.

 

 

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