Fermentação

Mestre em Ciências Biológicas (UFRJ, 2016)
Graduada em Biologia (UFRJ, 2013)

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:

https://pt.khanacademy.org/science/biology/cellular-respiration-and-fermentation/variations-on-cellular-respiration/a/fermentation-and-anaerobic-respiration

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