Fermentación

Fermentación
es un Proceso redox de generación de ATP en donde los donadores y aceptores de
electrones son moléculas orgánicas, este va aser un proceso anaeróbico en donde no
va a ver presencia de oxígeno, por tanto el 02 no va a participar como aceptor de
electrones, los diferentes tipos de fermentación van a variar dependiendo del
producto final y de las condiciones del ambiente ( Boyer, 2000)
La molécula clave en este proceso es el ácido pirúvico producido en la vía glicolítica,
donde se generan los donadores de electrones para las distintas fermentaciones (triosa-P).
El tipo de fermentación dependerá de las enzimas que posea el microorganismo y de las
condiciones del ambiente (cuadro 4).
Fermetanción láctica
La lactosa por hidrolisis se va a romper y se va a forma en glucosa y galactosa, esa
galactosa mediante una isomerasa se va a transformar en glucosa, la Glucosa va a
entrar a la glucólisis, en la cual como resultado neto a partir de 2 adp, se van a optener
2 atp, que va a ser toda la energía neta que se va a producir durante este proceso de
fermentación, como resultado de la glucólisis se van a producir 2 piruvatos, el cual por
la enzima lactato deshidrogenasa, se va producir 2 lactato
La lactato deshidrogenosa, mediante el poder reductor que se obtuvo en la glucólisis,
es decir, los 2 NADH+H, para que el proceso glucolítico, siga funcionando, tiene que ser
deshidrogenado y ser de nuevo transformador en ser NAD+, para que pueda volver a la
glucólisis y siga funcionando.
En donde ocurre?
En las bacterias lácticas
Tejido muscular; cuando el ejercicio es muy intenso, puede haber un déficit de
oxígeno, el músculo tiene que seguir funcionando y pasa de hacer respiración aeróbica
a fermentación
Células sin mitocondrias como los glóbulos rojos
Hay otros tipos de fermentaciones parecidas a la lácticas
Como la
Heteroláctica:
En este tipo de fermentación solo la mitad de la glucosa se convierte en ácido láctico, el
resto se transforma en una mezcla de anhídrido carbónico (CO2 ), ácido fórmico, ácido
acético, etc. En esta fermentación se emplea fundamentalmente la vía de las pentosas y
se produce en las bacterias del género Leuconostoc y Lactobacillus.
Fermentación alcohólica
Se llama así porque su producto final es un alcohol
Mediante la enzima piruvato descarboxilasa, va a desprender una molécula de c02
cada piruvato y la transforma en 2 moléculas de acetaldehído y por último, por la
enzima alcohol deshidrogenasa, 2 moleculas de NADH+H le añadan dos moléculas de
hidrógeno al aceltadehído y como producto final tenemos 2 moléculas de etanol
Por lo general lo producen microorganismos facultativos, realizan la respiración
cuando hay oxígeno pero si no fermentan.
Tiene una utlidad industrial: en las bebidas alchólicas, obtención de biocombustibles,
etc.
Fermentación del ácido propiónico Es característica de algunas bacterias anaerobias
como el Propionibacterium (bacilo grampositivo, no esporulado).
Este tipo de fermentación tiene la ventaja de que genera una molécula más de ATP.
Fermentación ácido mixta Es característica de la mayoría de las enterobacterias.
Bacterias como Shigella, Salmonella y E. coli fermentan las hexosas a través del
piruvato a ácido láctico, ácido acético, ácido succínico y ácido fórmico. ACEPTOR
ÚLTIMO, LACTATO, SUCCINATO
En la respiración hay un aceptor final exógeno, que cuando es el oxígeno se denomina
respiración aerobia y cuando es un compuesto inorgánico, respiración anaerobia.
¿Por qué fermentar?
Modo rápido de obtener más ATP regenerando los NAD+ usados en la glucólisis y
volver a hacer la glucólisis.
RESPIRACIÓN
Es el proceso por el cual un substrato es oxidado completamente a CO2 y agua, con
participación de una cadena de electrones ubicada en la membrana plasmática, en la
cual el aceptor final es el oxígeno molecular u otro compuesto inorgánico (nitratos,
sulfatos, anhidrido carbónico, etc.)–anaerobia–. Los primeros pasos en la respiración de
la glucosa son idénticos a los de la glucólisis, pero mientras en esta última el piruvato es
convertido en productos finales de la fermentación (ácido láctico, ácido propiónico,
etc.), en la respiración es oxidado completamente a CO2 mediante el ciclo de Krebs (ver
figura 2). Por cada molécula de piruvato oxidada en este ciclo, se generan tres
moléculas de CO2 . Al igual que en la fermentación, los electrones generados en el ciclo
de Krebs, pasan a coenzimas que tienen NAD. Sin embargo, en la respiración aerobia,
los electrones del NADH son transferidos al oxígeno para regenerar NAD a través de un
sistema transportador, en lugar de cederlos al piruvato.
Respiración aeróbica
Los microorganismos son capaces de respirar moléculas orgánicas
de naturaleza muy diversa, en orden decreciente de empleo se
pueden señalar: azúcares, alcoholes, proteínas, aminoácidos,
ácidos orgánicos, hidrocarburos, almidón,
Esta es una respiración aerobia completa, ya que el sustrato es
oxidado completamente a CO2 y agua, liberando toda la energía
de la molécula. Los sustratos orgánicos son degradados muy
rápidamente por esta vía. Existen casos en los que los organismos
carecen de enzimas del ciclo de Krebs y no pueden llevar el
sustrato a CO2, son las respiraciones con sustrato orgánico
incompletas: que es el caso de las fermentaciones.
en las células procariotas la respiración es un proceso de oxido reducción asociado a la
cadena transp de electrones, la r celular empieza con la glicolisis da origen a 2 ATP, 2
piruvato y 2 NADH+ H+, el piruvato entra al ciclo de krebs y se descarboxila
convirtiendo en acetil-coa donde libera 2 dióxidos de carbono y dos moléculas de
NADH+H, en ciclo de krebs se liberan 4 moléculas de co2 , 2 ATP, 6 NADH+T,2 FADH, en
cada molécula de NADH+H se generan 3 ATP en la cadena transportadora de
electrones y por cada molecula de FADH se genera 2 ATP, todas estás reacciones
producen muchos H+,por lo que corren el riesgo de acidificar el medio del medio, por
ende trata de eliminarlo, en los procesos aeróbicos cuando el óxigeno es el aceptor
final de electrones así que uno los protones de hidrógeno con el óxigeno formando
liberando agua y c02. En cambio en la respiración anaeróbica, como el óxigeno no es el
aceptor final, este va a variar dependiendo de la especie para pseudomonas y bacilos
usan el ion nitrato, otras usas el iòn sulfato.
BALANCE ENERGETICO DE LA RESPIRACION
El resultado neto de las reacciones del ciclo de Krebs es la oxidación completa del
piruvato a CO2 con formación de 4 moléculas de NADH y 1 de FADH. El NADH y el
FADH pueden ser reoxidados por el sistema transportador de e-. Un total de 15
moléculas de ATP son sintetizadas en cada vuelta del ciclo, por lo tanto, ya que la
glucosa rinde 2 moléculas de piruvato, 30 moléculas de ATP son sintetizadas por cada
molécula de glucosa que entra al ciclo de Krebs. Esto, sumado a las 6 moléculas de la
reoxidación del NADH y las 2 del vía glucolítica da un total de 38 moléculas de ATP
por molécula de glucosa respirada. Además de sus funciones como mecanismo
generador de energía, el ciclo de Krebs sirve como productor de metabolitos claves para
la biosíntesis.
RESPIRACIÓN ANAEROBIA
En la respiración anaerobia ocurre el mismo proceso que en la respiración aeróbica,
pero en esta el aceptor final de electrones no es el oxígeno, dependiendo de cuál sea
el aceptor final se tienen 3 tipos
Desnitrificación: el aceptor final de electrones son compuestos nitrogenados como NO3, estos son absorbidos del suelo y al terminar la respiración ya sea de compuestos
orgánicos o inorgánicos, es convertido en N2, N2O lo cual es beneficioso con el ciclo del
nitrógeno, aunque este proceso puede ser perjudicial para las plantas que necesiten nitrato.
Este proceso es llevado a cabo como una alternativa a la falta de oxígeno en el ambiente
como en el caso de E.coli. Los Thiobacillus denitrificans pueden metabolizar compuestos
inorgánicos por medio de este proceso.
Sulfatoreducción: el aceptor final de electrones son compuestos sulfatados, las bacterias
con esta respiración son anaeróbicas estrictas viviendo en ambientes sin oxígeno junto a
bacterias metanogénicas produciendo sulfato de hidrógeno a grandes cantidades. Este
proceso es parte del ciclo natural del azufre y es necesario para la depuración de aguas.
Es realizado por Desulfotomaculun y Desulfovibrio.
 C6H12O6 + SO4²- → CO2 + H2O + S²- (H2S) (quimioheterótrofos)
Metanogénesis: producción de gases metanos por medio de la degradación de moléculas
de carbono el ambiente. Más característica de archea.
 CO2 + H2 → CH4 + H2O (Quimioautótrofo)
 CH3COOH → CH3 + CO2 (Quimioheterótrofo)