La glucólisis es el primer paso en la respiración celular, y no requiere oxígeno para proceder. La glucólisis convierte una molécula de azúcar en dos moléculas de piruvato, produciendo también dos moléculas de adenosina trifosfato (ATP) y nicotinamida adenina dinucleótido (NADH). Cuando no hay oxígeno, una célula puede metabolizar los piruvatos a través del proceso de fermentación.
Metabolismo energético
El ATP es la molécula de almacenamiento de energía de la célula, mientras que el NADH y su versión oxidada, NAD +, participan en la célula. reacciones que implican la transferencia de electrones, conocidas como reacciones redox. Si hay oxígeno presente, la célula puede extraer energía química sustancial al descomponer el piruvato a través del ciclo del ácido cítrico, que convierte el NADH de nuevo en NAD +. Sin oxidación, la célula debe usar la fermentación para oxidar el NADH antes de que se acumule a niveles poco saludables.
Fermentación homoláctica
El piruvato es una molécula de tres carbonos que la enzima lactato deshidrogenasa convierte en lactato a través del proceso conocido como fermentación homoláctica En el proceso, NADH se oxida en NAD + que se necesita para que se desarrolle la glucólisis. En ausencia de oxígeno, la fermentación homoláctica evita que se acumule NADH, lo que detendría la glucólisis y privaría a la célula de su fuente de energía. La fermentación no produce moléculas de ATP, pero sí permite que la glucólisis continúe y produzca un pequeño goteo de ATP. En la fermentación homoláctica, el lactato es el único producto.
Fermentación heterolactica
En ausencia de oxígeno, ciertos organismos como la levadura pueden convertir el piruvato en dióxido de carbono y etanol. Los cerveceros capitalizan este proceso para convertir el puré de granos en cerveza. La fermentación heterolactica se realiza en dos pasos. Primero, la enzima piruvato deshidrogenasa convierte el piruvato en acetaldehído. En el segundo paso, la enzima alcohol deshidrogenasa transfiere hidrógeno del NADH al acetaldehído, convirtiéndolo en etanol y dióxido de carbono. El proceso también regenera NAD +, lo que permite que continúe la glucólisis.
Siente la quemadura
Si alguna vez has sentido que tus músculos arden durante una actividad física intensa, estás experimentando el efecto de la fermentación homoláctica en las células musculares. . El ejercicio extenuante agota temporalmente el suministro de oxígeno de una célula. En estas condiciones, los músculos metabolizan el piruvato en ácido láctico, que produce la sensación de ardor familiar. Sin embargo, esta es una reacción provisional a los bajos niveles de oxígeno. Sin oxígeno, las células pueden morir rápidamente.
Col y yogurt
La fermentación anaeróbica se usa para crear varios alimentos además de la cerveza. Por ejemplo, el repollo se beneficia de la fermentación para producir delicias como el kimchee y el chucrut. Ciertas cepas de bacterias, incluidas Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus thermophiles, convierten la leche en yogur mediante fermentación homoláctica. El proceso congela la leche, le da sabor al yogur y aumenta la acidez de la leche, lo que la hace desagradable para muchas bacterias dañinas.
