Mestre em Ciências Biológicas (UFRJ, 2016)
Graduada em Biologia (UFRJ, 2013)
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A fermentação é um processo anaeróbico de produção de energia. Ela é utilizada por fungos e bactérias que vivem em ambientes pobres em oxigênio (O2). Além disso, células musculares de diferentes organismos também são capazes de realizar a fermentação na falta de oxigênio para a respiração celular.
A fermentação difere da respiração celular, pois seu aceptor final de elétrons é um composto orgânico e não uma molécula externa como o oxigênio. Entretanto, a fermentação também utiliza moléculas de glicose como fonte de energia e se inicia da mesma forma que a respiração celular, com a glicólise. Nesse processo uma molécula de glicose é degradada produzindo energia na forma de ATP, duas moléculas de piruvato ou ácido pirúvico (C3H4O3), elétrons e íons H+. Os elétrons e parte dos íons H+ são capturados por duas moléculas de NAD+ (dinucleotídeo de nicotinamida-adenina), formando duas moléculas de NADH.
A partir desse ponto, a fermentação segue um caminho diferente da respiração celular. Como a cadeia transportadora de elétrons não ocorre, os 2 NADH produzidos na glicólise não podem liberar seus elétrons para voltar para NAD+. Para que essa regeneração do NAD+ ocorra são realizadas outras reações na fermentação. Nessas reações, uma molécula orgânica serve como aceptor dos elétrons do NADH, permitindo a volta do NAD+, que pode então atuar novamente na glicólise. A natureza dessa molécula orgânica depende do organismo que está realizando a fermentação, podendo ser o ácido lático ou o etanol. Assim temos dois tipos de fermentação: lática e alcoólica.
Na fermentação lática, o NADH transfere seus elétrons diretamente para o piruvato, gerando ácido lático (C3H6O3) como subproduto. Esse tipo de fermentação é realizado por bactérias que fermentam o leite, gerando produtos como iogurtes, que tem o sabor levemente azedo devido ao ácido lático. Esse ácido ainda provoca diminuição do pH do leite, o que leva à coagulação de suas proteínas e produz a coalhada sólida, que vai servir para a fabricação de queijos.
As células musculares também realizam a fermentação lática em situações de pouco oxigênio, como um grande esforço físico. Nesses casos a baixa concentração de O2 torna difícil a realização da respiração celular, e com isso, as células se utilizam da fermentação para obter energia. O aspecto negativo dessa alternativa é o acúmulo de ácido lático nas células, o que causa a dor muscular, embora pesquisas recentes sugerem que esse acúmulo não seria o responsável pela dor. De qualquer forma, o ácido lático produzido nas células musculares é gradualmente transportado pela corrente sanguínea para o fígado, onde é convertido de volta em piruvato e aproveitado nas reações remanescentes de respiração celular.
Já na fermentação alcoólica o NADH doa seus elétrons para um derivado de piruvato, produzindo etanol. Esse processo é realizado através de duas reações. Na primeira delas, a molécula de piruvato é quebrada produzindo duas moléculas de acetaldeído (C2H4O) e liberando duas moléculas de dióxido de carbono (CO2). Na segunda reação, as duas moléculas de NADH passam seus elétrons para os dois acetaldeídos, transformando-os em duas moléculas de etanol (C2H6O) e regenerando o NAD+. Esse tipo de fermentação é realizado pelo fungo do tipo levedura chamado Saccharomyces cerevisiae. Ele é utilizado na fabricação de bebidas alcoólicas devido à produção de etanol, e na produção de fermento biológico, já que o gás carbônico liberado infla a massa.
Referências:
Amabis, J. M. & Martho, G. R. 2006. Fundamentos da Biologia Moderna: Volume único. 4ª Ed. Editora Moderna: São Paulo, 839 p.
Sites:
//pt.khanacademy.org/science/biology/cellular-respiration-and-fermentation/variations-on-cellular-respiration/a/fermentation-and-anaerobic-respiration
Texto originalmente publicado em //www.infoescola.com/biologia/fermentacao/
Assinale a alternativa que indica corretamente os microorganismos utilizados na fabricação de alimentos e bebidas como pães e vinhos.
A fermentação é um processo de obtenção de energia que ocorre sem a presença de gás oxigênio, portanto, trata-se de uma via de produção de energia anaeróbia. Nesse processo, o aceptor final de elétrons é uma molécula orgânica. Essa via é muito utilizada por fungos, bactérias e células musculares esqueléticas de nosso corpo que estão em contração vigorosa.
A fermentação ocorre no citosol e inicia-se com a glicólise, quando ocorre a quebra de glicose em duas moléculas de piruvato. Percebe-se, portanto, que inicialmente esse processo é semelhante à respiração celular.
O piruvato recebe elétrons H+ provenientes do NADH e transforma-se em ácido láctico, que posteriormente é eliminado pela célula. Ele pode também se transformar em álcool e CO2, que também são posteriormente eliminados. A substância a ser produzida depende do organismo em que o processo ocorre. Quando o piruvato é transformado em ácido láctico, dizemos que ocorreu uma fermentação láctica; mas quando se transforma em álcool, a fermentação é chamada de alcoólica. Tanto na fermentação alcoólica quanto na lática o NADH doa seus elétrons e é convertido em NAD+.
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Observe o esquema que ilustra o processo de fermentação.
A fermentação láctica é comum em células musculares, bactérias, protozoários e fungos, sendo usada para a produção de iogurte, coalhada e queijos. Já a fermentação alcoólica é normalmente realizada por leveduras e bactérias, sendo bastante explorada economicamente pelo homem, principalmente para a fabricação de alimentos como o pão e de bebidas como a cerveja, vinho e destilados.
O rendimento da fermentação é bastante pequeno quando comparado ao da respiração celular. Enquanto nesse processo é obtido apenas 2 ATP, na respiração, temos um saldo final de 30 ATP.
Curiosidade: Quando estamos praticando exercícios físicos, frequentemente sentimos dor muscular, também chamada de fadiga muscular. Isso ocorre porque as células musculares não recebem a quantidade de oxigênio necessária para realizar a respiração celular e passam a quebrar glicose de forma anaeróbia, produzindo ácido láctico. O acúmulo desse ácido faz com que as pessoas sintam dor. Para saber mais sobre a fermentação láctica no músculo, clique aqui!