Catabolismo de glúcidos: fermentaciones

» Serie dedicada al catabolismo de los glúcidos. En este artículo aprenderás la vía anaerobia donde el piruvato de la glucólisis puede ser convertido en etanol o en ácido láctico mediante diferentes fermentaciones.

Fermentación láctica y alcohólica

Como recordaréis, cuando estudiamos la glucólisis ya advertimos de que el piruvato generado mediante este proceso podría dirigirse hacia dos nuevas vías catabólicas. La primera de ellas es la vía aeróbica la cual nos conduciría hasta el ciclo de Krebs y posteriormente a la cadena de electrones y la fosforilación oxidativa llevada a cabo por la ATP-sintasa. La segunda de estas vías será la de carácter anaerobio, es decir, la que no utiliza el oxígeno como último aceptor de electrones, y la cual recibe el nombre de fermentación.

Conocemos como fermentación el proceso mediante el cual, de forma anaeróbica, se da una oxidación parcial de los combustibles orgánicos, de los cuales se obtiene ATP mediante fosforilación a nivel de sustrato. Pese a que se conocen diferentes fermentaciones que pueden utilizar como sustrato glucosa u otros compuestos como aminoácidos, ácidos orgánicos, purinas,… Las dos fermentaciones más estudiadas son la fermentación láctica y la alcohólica.

Fermentación láctica

La fermentación láctica es un proceso llevado a cabo tanto por células eucariotas como procariotas. En el caso de las células eucariotas se realiza especialmente en las células musculares cuando estas llevan a cabo un ejercicio anaerobio. Debido a que se trata de un esfuerzo intenso que precisa de energía de forma inmediata, el músculo opta por realizar la fermentación frente a la vía aerobia, puesto que esta es mucho más rápida aunque en cómputo genere menor energía –esta será una de las razones de la fatiga muscular–. Como resultado de dicho esfuerzo se producirá ácido láctico, también conocido como lactato. Durante mucho tiempo se pensó que este lactato era el causante de las conocidas agujetas cristalizando de alguna forma en el interior de las fibras musculares. Actualmente sabemos que esta concepción es totalmente falsa y que las agujetas son producidas por las microroturas de las fibras musculares.

Dentro del conjunto de seres procariotas que realizan la fermentación láctica encontramos las bacterias del género Lactobacillus y Streptococcus. Estos organismos unicelulares utilizarán dicho proceso para obtener energía puesto que sus requerimientos energéticos son mucho menores que los de los organismos pluricelulares.

La fermentación láctica consiste en un proceso de regeneración del NAD+ a fin de que este pueda volver a ser utilizados por la glicólisis para continuar produciendo dos ATPs. El piruvato procedente de la glucólisis es convertido en lactato mediante la acción de la lactato deshidrogenasa, la cual, a su vez, regenera el NAD+ a partir del NADH obtenido en la glucólisis. De esta forma, por cada molécula de glucosa conseguimos los dos ATPS producidos en la glucólisis y dos moléculas de piruvato. Como podéis observar, el rendimiento energético es mucho menor que el de la vía aerobia, pero es un proceso mucho más rápido.

Fermentación láctica

Fermentación alcohólica

Otro tipo de fermentación es la llevada a cabo por las levaduras del género Saccharomyces y algunas bacterias. La fermentación alcohólica tiene como finalidad la misma que la fermentación láctica, es decir, la regeneración del NAD+ a partir del NADH generado en la glucólisis para que esta pueda seguir produciendo dos APTs.

En este caso, el piruvato obtenido de la glucólisis se convertirá en acetaldehído mediante la descarboxilación llevada a cabo por la piruvato descarboxilasa. Durante este proceso se liberará dióxido de carbono, el cual tendrá una gran utilidad en ciertos procesos industriales que más adelante trataremos. A partir del acetaldehído obtenido, gracias a la acción de la alcoholo deshidrogenasa, este se convierte en etanol y a su vez regenera el NAD+ para que pueda volver a ser reducido en la glucólisis.

Por tanto, como hemos podido observar, el rendimiento energético de esta fermentación vuelve a ser los dos ATPs generados en la glucólisis.

Fermentación de azúcares

La reconciliación con los microorganismos

Pese a que los microorganismos suelen tener una percepción negativa por parte de la sociedad, estos tienen una gran utilidad para los humanos. Más allá de poder ser los causantes de diferentes enfermedades, los microorganismos forman parte de nosotros y nos ayudan a realizar diferentes procesos en una estrecha relación de simbiosis. Quizás, el ejemplo más ilustrativo es el del la mal llamada “flora bacteriana”. La microbiota de nuestro intestino nos ayuda a digerir diferentes elementos para los cuales nuestro organismo no está capacitado.

Pero no solo aquí los organismos son imprescindibles para nosotros, sino que estos juegan un papel indispensable en la producción de sustancias preciadas por nuestra sociedad y que son base de diferentes industrias alimentarias. Pongo por caso, la fermentación láctica será la base de la producción de los yogures y será el lactato el que les proporcione ese característico sabor ácido. Mientras que la fermentación alcohólica será la base de la producción de diferentes bebidas como el vino o la cerveza. Pero no solo eso, sino que gracias al dióxido de carbono expulsado por dicha fermentación, esta será la causante también de que la masa del pan ascienda y quede esponjoso.

Sin duda alguna, la biodiversidad y el aprovechamiento de esta es un ámbito fascinante, así que os espero en el siguiente artículo para seguir descifrando juntos los misterios de la vida.

Bibliografía:

  • García, M.; García, M.A. & Furió, J. (2010). Biologia. 2n de Batxillerat. Paterna: Editorial Ecir.
  • Peretó, J.; Sendra, R.; Pamblanco, M. & Bañó, C. (2005). Fonaments de bioquímica. 5ª Edició. València: Universitat de València