Fermentación láctica
La fermentación es el proceso de obtención de energía a partir de la oxidación de compuestos orgánicos, como los carbohidratos, utilizando un aceptor de electrones endógeno, que suele ser un compuesto orgánico [1]. Esto contrasta con la respiración, en la que los electrones se donan a un donante de electrones exógeno, como el oxígeno, a través de una cadena de transporte de electrones [1]. Sin embargo, la fermentación no tiene por qué llevarse a cabo en un entorno anaeróbico. Por ejemplo, incluso en presencia de abundante oxígeno, las células de levadura prefieren en gran medida la fermentación a la fosforilación oxidativa, siempre que haya azúcares disponibles para su consumo [2].
Los azúcares son el sustrato común de la fermentación, y los ejemplos típicos de productos de fermentación son el etanol, el ácido láctico y el hidrógeno. Sin embargo, la fermentación puede producir compuestos más exóticos, como el ácido butírico y la acetona. La levadura lleva a cabo la fermentación en la producción de etanol en cervezas, vinos y otras bebidas alcohólicas, junto con la producción de grandes cantidades de dióxido de carbono. La fermentación se produce en el músculo de los mamíferos durante los periodos de ejercicio intenso en los que el oxígeno se vuelve limitante[3].
¿Es la fermentación más eficaz que la respiración celular?
Respiración aeróbica frente a la anaeróbica
La respiración aeróbica es mucho más eficaz que la fermentación. Una molécula de glucosa puede generar hasta 38 moléculas de ATP si se utiliza la respiración aeróbica. En cambio, en la fermentación sólo se generan 2 moléculas de ATP.
¿Por qué la fermentación es menos eficaz que la respiración?
En ausencia de oxígeno, algunos organismos pasan por un proceso llamado fermentación, que les permite producir energía en condiciones anaeróbicas. La fermentación produce relativamente menos energía que la respiración, porque la fermentación no da lugar a la oxidación completa de la glucosa.
¿Es la fermentación un proceso eficaz?
Pero este proceso de fermentación -que utilizan las bacterias, los hongos y otras células de crecimiento rápido para generar energía en ausencia de oxígeno- es una forma mucho menos eficiente de generar energía para las células que la respiración aeróbica.
Para qué sirve la glucólisis
En la respiración aeróbica, el aceptor final de electrones de la cadena de transporte de electrones es una molécula de oxígeno, O2. Si se produce la respiración aeróbica, entonces se producirán aproximadamente 30 moléculas de ATP durante la cadena de transporte de electrones y la quimiosmosis utilizando la energía de los electrones de alta energía transportados por el NADH o el FADH2 a la cadena de transporte de electrones. Cuando el NADH o el FADH2 ceden sus electrones de alta energía a la cadena de transporte de electrones, el NAD+ y el FAD se regeneran. Estas moléculas de baja energía vuelven a la glucólisis y/o al ciclo del ácido cítrico, donde recogen más electrones de alta energía y permiten que el proceso continúe.
La glucólisis y el ciclo del ácido cítrico no pueden producirse si no hay NAD+ presente para recoger electrones a medida que se producen las reacciones. Cuando el oxígeno está presente, esto no es un problema – todo el NADH y el FADH2 que se produjeron durante la glucólisis y el ciclo del ácido cítrico se convierten de nuevo en NAD+ y FAD después de la cadena de transporte de electrones. Cuando no hay oxígeno, la cadena de transporte de electrones no puede funcionar porque no hay oxígeno que actúe como aceptor final de electrones. Esto significa que el ETC no estará aceptando electrones del NADH como su fuente de energía, por lo que el NAD+ no se regenerará. Tanto la glucólisis como el ciclo del ácido cítrico requieren del NAD+ para aceptar electrones durante sus reacciones químicas. Para que la célula continúe generando ATP, el NADH debe convertirse de nuevo en NAD+ para ser utilizado como portador de electrones. Los procesos anaeróbicos utilizan diferentes mecanismos, pero todos funcionan para convertir el NAD+ en NADH.
Proceso de glucólisis en la respiración celular
La respiración aeróbica, un proceso que utiliza oxígeno, y la respiración anaeróbica, un proceso que no utiliza oxígeno, son dos formas de respiración celular. Aunque algunas células pueden realizar sólo un tipo de respiración, la mayoría de las células utilizan ambos tipos, dependiendo de las necesidades del organismo. La respiración celular también se produce fuera de los macroorganismos, como procesos químicos, por ejemplo, en la fermentación. En general, la respiración se utiliza para eliminar los productos de desecho y generar energía.
Los procesos aeróbicos de la respiración celular sólo pueden producirse si hay oxígeno. Cuando una célula necesita liberar energía, el citoplasma (sustancia situada entre el núcleo de la célula y su membrana) y las mitocondrias (orgánulos del citoplasma que ayudan en los procesos metabólicos) inician intercambios químicos que ponen en marcha la descomposición de la glucosa. Este azúcar se transporta a través de la sangre y se almacena en el cuerpo como una fuente rápida de energía. La descomposición de la glucosa en trifosfato de adenosina (ATP) libera dióxido de carbono (CO2), un subproducto que debe ser eliminado del organismo. En las plantas, el proceso de liberación de energía de la fotosíntesis utiliza CO2 y libera oxígeno como subproducto.
¿Cómo se utiliza la fermentación en la respiración celular?
Los músculos de este velocista necesitarán mucha energía para completar su corta carrera porque correrán a máxima velocidad. La acción no durará mucho, pero será muy intensa. La energía que necesita el velocista no puede ser proporcionada con la suficiente rapidez por la respiración celular aeróbica. En su lugar, sus células musculares deben utilizar un proceso diferente para alimentar su actividad.
Las células de los seres vivos alimentan su actividad con la molécula portadora de energía ATP (trifosfato de adenosina). Las células de la mayoría de los seres vivos producen ATP a partir de la glucosa en el proceso de respiración celular. Este proceso consta de tres etapas principales y una intermedia: la glucólisis, la oxidación del piruvato, el ciclo de Krebs y el transporte de electrones. Las dos últimas etapas requieren oxígeno, por lo que la respiración celular es un proceso aeróbico. También hay otras formas de fabricar ATP a partir de la glucosa sin oxígeno, como la respiración anaeróbica y la fermentación, de fabricar ATP a partir de la glucosa sin oxígeno. Nuestras células no realizan la respiración anaeróbica. Por lo tanto, en esta sección sólo nos centraremos en la fermentación.
