3. Fenómenos químicos para obtener energía. Fermentación

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La fermentación es un proceso catabólico, anaeróbico, que no suele ir acompañada de transporte de electrónico y cuyo producto final es un compuesto orgánico.
 
En función del producto obtenido, clasificamos las fermentaciones en diferentes tipos:
 
  • Etílica: el producto final es el alcohol.
  • Láctica: el producto final es ácido láctico.
  • Acética: el resultado es acetato.
  • Butírica: obtenemos ácido butírico.

El objetivo principal de la fermentación es recuperar el poder reductor, en forma de NAD+, para que la glucólisis pueda seguir en funcionamiento.
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Fue Louis Pasteur quien descubrió el proceso de fermentación, a la que llamó "la vida sin el aire" ,ya que observó que era realizada por seres vivos que no necesitan oxígeno para vivir; los llamó anaerobios, y entre ellos están levaduras y algunas bacterias.
Gracias a este descubrimiento consiguió salvar la industria vitivinícola francesa, ya que demostró que las levaduras convierten el zumo de uva en vino, mientras que otros microorganismos, como las bacterias, invadían el vino y lo estropeaban ,agriándolo al producir sustancias indeseables como el ácido láctico o el ácido acético.
Pasteur descubrió que la acidificación del vino y la cerveza podían evitarse, ya que el calor destruía las bacterias, por lo que antes de añadir la levadura que fermentaba el zumo, lo calentó para eliminar las bacterias. Este proceso recibe hoy el nombre de pasteurización.
Si quieres saber más sobre la fabricación la producción de bebidas alcohólicas, pincha este enlace.

Fermentación láctica

Esta fermentación la realizan muchos microorganismos, entre ellos bacterias de los géneros Lactobacillus y Streptococcus, que son los responsables de la obtención de muchos derivados lácteos: yogur, queso, kefir, etcétera.

Estos microorganismos utilizan como combustible la lactosa de la leche, a la que fermentan para obtener energía.

  1. Primero, la lactosa se hidroliza por acción de la lactasa dando glucosa y galactosa. La galactosa a su vez se isomeriza dando glucosa.
  2. La glucosa, mediante glucólisis, se transforma en dos moléculas de ácido pirúvico, liberándose además 2 ATP y 2 NADH + H+.
  3. El ácido pirúvico, que es el último aceptor de electrones, se reduce por acción del NADH+H+ que se obtuvo en la glucólisis y se transforma en ácido láctico. Esta reacción está catalizada por la lactato-deshidrogenasa.
Imagen 18. Autor: Desconocido. Autorizado su uso educativo no comercial

Esta fermentación también la realizan las células musculares esqueléticas cuando realizan una intensa actividad y no reciben suficiente oxígeno. Una de las explicaciones que se dan sobre la formación de agujetas tras el ejercicio, es que el ácido láctico forma pequeños cristales que se acumulan en los músculos, produciendo síntomas asociados con la fatiga muscular.

Muchos alimentos, además de derivados de la leche, se generan mediante fermentación láctica, tales como chucrut o encurtidos; si quieres conocerlos, visita esta página.

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Ya sabes que durante un ejercicio intenso, las células musculares realizan fermentación láctica. La mayor parte del lactato, producto final de la glucolisis anaeróbica, es exportado de las células musculares por la sangre hasta el hígado, donde vuelve a convertirse en glucosa, y al contrario de lo que se cree, la causa de la fatiga muscular y el dolor no es la acumulación de lactato en el músculo, sino del ácido producido durante la glucolisis; los músculos pueden mantener su carga de trabajo en presencia de concentraciones elevadas de lactato si el pH permanece constante.

Fermentación alcohólica

La realizan levaduras del género Saccharomyces. Este proceso tiene lugar en la fabricación del vino, cerveza, etcétera, y también ocurre en la fabricación del pan; aquí el alcohol se evapora en el horno y el CO2 escapa.

Ocurre de la siguiente manera:



Imagen 19. Autor: Desconocido. Autorizado su uso educativo no comercial
  1. La glucosa, mediante la glucólisis, se transforma en dos moléculas de ácido pirúvico, liberándose 2 ATP y 2 NADH+ H+.
  2. El ácido pirúvico sufre una decarboxilación, pierde CO2, y se transforma en acetaldehído. Esta reacción está catalizada por la enzima piruvato decarboxilasa, que no se encuentra en tejidos animales.
  3. El acetaldehído, que es el último aceptor de e- y H+, se reduce por acción del NADH+ H+ que se obtuvo en la glucólisis y se transforma en etanol. La enzima es la alcohol-deshidrogenasa.
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El balance final de la fermentación alcohólica es: 

Glucosa+ 2 Pi+ 2 ADP → 2 etanol + 2 CO2+2 ATP+2 H2O

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Los yogures proceden de la fermentación de los azúcares presentes en la leche.

 

¿Cómo se define el proceso de fermentación?

¿Qué tipos de fermentaciones se conocen y cuál es el producto final de ellas?

Realiza una tabla comparativa entre la fermentación alcohólica y láctica en relación al sustrato inicial, al producto obtenido y al tipo de célula en la que se realiza.

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Muchos de los alimentos y bebidas que conocemos proceden de un proceso de fermentación alcohólica, en los que varía el sustrato de origen, que puede ser desde azúcares simples —como los presentes en el zumo de uva, que permiten la formación del vino— o de alto peso molecular, como el almidón de los granos de cebada para la cerveza.

Algunas de las fermentaciones alcohólicas más conocidas generan los siguientes productos:

Sustrato     Producto resultante   
Arroz Sake
   Jugo de manzana   Sidra
Caña de azúcar Ron

Otra utilidada del etanol, obtenido mediante fermentación alcohólica, es como biocombustible. Si quieres conocer más de su proceso de formación visita este enlace de la Wikipedia.


Pregunta Verdadero-Falso
Una vez estudiados los conceptos relacionados con la fermentación, indica si son verdaderas o falsas estas afirmaciones.


En este proceso se recupera el NAD+ que durante el proceso de glucólisis era consumido:

Verdadero Falso


Un ejemplo de fermentación realizada por bacterias es la fermentación láctica:

Verdadero Falso
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