Definición de Fermentación láctica y alcohólica, aerobios y anaerobios

La fermentación es un proceso metabólico que se da dentro de muchos tipos celulares, posterior a la glucólisis, cuando no hay presencia de oxígeno. La fermentación permite que la glucólisis siga funcionando para producir energía, cuando no puede funcionar la cadena de transporte de electrones dependiente de oxígeno.

El proceso tiene una gran importancia si consideramos el hecho de que es una vía metabólica que le permite a muchos organismos unicelulares y a determinados tipos celulares sobrevivir en condiciones en las que falta oxígeno. Pero, además, la fermentación tiene una gran importancia para nuestra cultura, dado que nos permite obtener algunos productos que consumimos de forma masiva hace muchos años, como el pan, el yogurt, el queso y las bebidas alcohólicas, entre otros.

Función de la fermentación

A través de la glucólisis, se oxida la molécula de glucosa y se obtienen dos moléculas de ácido pirúvico, dos moléculas de ATP y dos moléculas de NADH. En presencia de oxígeno, dichas moléculas de ácido pirúvico continúan por la vía aeróbica, en la que la oxidación continúa a través del ciclo de Krebs y la posterior fosforilación oxidativa en la cadena de transporte de electrones dentro de las mitocondrias. Este proceso genera gran cantidad de moléculas de ATP y proporciona un buen rendimiento energético a partir de cada molécula de glucosa, lo cual permite a las células obtener la energía necesaria para realizar todas sus actividades fisiológicas. En cambio, cuando no hay oxígeno presente en el medio, en lugar de continuar por esta vía, las moléculas de ácido pirúvico continúan hacia la vía anaeróbica, proceso conocido como fermentación, que ocurre en el citoplasma de la célula.

La función de la fermentación no es generar energía de forma directa, ya que no produce moléculas de ATP. Sin embargo, utiliza moléculas de NADH y regenera así las moléculas de NAD+ necesarias para que la glucólisis pueda seguir funcionando y generando moléculas de ATP. De esta manera, la fermentación contribuye a la generación de energía en ausencia de oxígeno de forma indirecta.

Cabe considerar, sin embargo, que la glucólisis genera sólo el 5% del ATP que se puede generar a través de la vía aeróbica posterior (en presencia de oxígeno). Para algunos organismos unicelulares, esta cantidad de energía puede ser suficiente para vivir, pero no lo es para organismos pluricelulares complejos como nosotros.

La vía anaerobia, como se mencionó, corresponde con el proceso de fermentación. En este caso, el ácido pirúvico obtenido después de la glucólisis continúa su oxidación dando como producto final el etanol o varios tipos de ácidos orgánicos, siendo el ácido láctico el más común. Así, cuando el producto final es el etanol, se habla de la fermentación alcohólica, mientras que, si el producto final es el ácido láctico, hablamos de la fermentación láctica. El tipo de producto final que se genera depende del tipo celular. Veremos ambos procesos más en detalle en las secciones siguientes.

Aerobios y anaerobios

Existen organismos que pueden obtener la energía que necesitan únicamente a través de la vía aeróbica, y se conocen como aerobios estrictos, ya que requieren al oxígeno como aceptor final de electrones y no pueden vivir sin él. Tal es el caso de los organismos pluricelulares complejos.

Sin embargo, hay otros organismos unicelulares o tipos celulares que tienen otra vía para continuar con la oxidación del ácido pirúvico, sin necesidad de utilizar a las moléculas de oxígeno como aceptor final de electrones, por lo tanto, no dependen de él para vivir. Se denominan organismos anaerobios. En estos organismos, la energía producida en la glucólisis es suficiente para su supervivencia.

A su vez, existen organismos o tipos celulares que tienen la posibilidad de utilizar ambas vías, la aerobia y la anaerobia, dependiendo de la disponibilidad de oxígeno en el medio, y se conocen como anaerobios facultativos. Un ejemplo de estos son las levaduras que viven en la superficie de las uvas.

Fermentación láctica

La fermentación láctica consta de dos pasos. En el primero, el ácido pirúvico producido en la glucólisis se transforma en acetaldehído, con la liberación de una molécula de dióxido de carbono. En el siguiente paso, el acetaldehído se convierte en etanol oxidando una molécula de NADH, que libera un ion H+ y se transforma en NAD+.

La fermentación láctica ocurre comúnmente en las células musculares de nuestro cuerpo cuando realizamos ejercicio intenso y el oxígeno inhalado no es suficiente para abastecer los requerimientos de las fibras musculares que están en pleno trabajo. En esos casos, la fermentación láctica permite que continúen trabajando por un tiempo más regenerando el NAD+, necesario para que continúe la glucólisis que genera moléculas de ATP.

Sin embargo, en este proceso se acumula ácido láctico y disminuye el pH de las fibras musculares, lo cual brinda la sensación de fatiga muscular. Cuando el ejercicio intenso finaliza y se recupera el oxígeno, el ácido láctico producido vuelve a formar ácido pirúvico y glucosa que puede volver a utilizarse para generar más energía por la vía aeróbica.

Fermentación alcohólica

La fermentación alcohólica consta de un solo paso, en el que el ácido pirúvico se reduce formando una molécula de ácido láctico. Durante este proceso, el NADH se oxida y libera un ion H+. De esta manera, se recicla el NAD+ necesario para que ocurra la glucólisis.

Las levaduras anaerobias facultativas que viven en la superficie de las uvas realizan la fermentación alcohólica cuando se almacenan junto con los jugos azucarados de las uvas en ausencia de oxígeno (dentro de los barriles de las vinotecas). De esta manera, producen etanol a partir de la glucosa de las uvas, produciendo la bebida alcohólica que se consume como vino.

Autora

Escrito por Tatiana Bengochea para la Edición #121 de Enciclopedia Asigna, en 02/2023. Tatiana es Lic. en Ciencias Biológicas y Prof. en Biología. Graduada en la UBA, Arg.