Tipos de Fermentación y Catabolismo de Glúcidos: Proceso y Función
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Tipos de Fermentación
Fermentación alcohólica: La realizan levaduras del género Saccharomyces y ciertas bacterias, que transforman la glucosa en etanol y CO2, obteniendo 2 ATP. El piruvato se descarboxila para formar acetaldehído y CO2. El acetaldehído se reduce a etanol por acción del NADH, regenerándose el NAD+. El resultado final de la fermentación alcohólica es la síntesis de dos moléculas de ATP, dos moléculas de etanol y dos moléculas de CO2. Para la célula, el producto importante es el ATP, el etanol y el CO2 son productos de desecho. Las levaduras intervienen en la elaboración del vino, la cerveza y el pan. En la fabricación del pan, el producto esencial de la fermentación es el CO2, que es responsable de su característico aspecto esponjoso. El alcohol se elimina durante la cocción.
Fermentación láctica: La fermentación láctica la realizan bacterias del género Lactobacillus y Streptococcus, y células animales que transforman la glucosa en lactato, produciendo 2 ATP. La glucosa se transforma primero en piruvato mediante la glucólisis y, a continuación, el piruvato se reduce a lactato. Para pasar de piruvato a lactosa se utiliza la enzima lactato deshidrogenasa y es una reducción.
Fermentación pútrida o putrefacción: Fermentación de proteínas que origina sustancias tóxicas y malolientes como son la putrescina, cadaverina, indol o escatol. Este tipo de fermentación la realizan diferentes bacterias. Algunas putrefacciones dan productos que no son desagradables y se utilizan para obtener sabores típicos en la elaboración de quesos y vinos.
Fermentación butírica: Consiste en la descomposición de sustancias glucídicas de origen vegetal, como el almidón y la celulosa, en determinados productos como el ácido butírico, el hidrógeno, el CO2 y otras sustancias malolientes. La realizan bacterias anaerobias como Bacillus amyloliquefaciens, Clostridium butyricum. La fermentación butírica tiene gran importancia, ya que contribuye a la descomposición de los restos vegetales en el suelo.
Catabolismo de Glúcidos
Glucólisis
La glucólisis es la ruta metabólica que convierte a la glucosa en piruvato con la producción de dos moléculas de ATP.
Consiste en una secuencia de 10 reacciones catalizadas enzimáticamente, que se realizan en el citosol de la célula.
La glucólisis comprende dos etapas diferentes:
Una primera etapa preparatoria en la que la glucosa es fosforilada y fragmentada, dando lugar a dos moléculas de gliceraldehído-3-fosfato. En este proceso se consumen dos moléculas de ATP, activando a la molécula de glucosa para su posterior catabolismo.
Una segunda etapa en la que las dos moléculas de gliceraldehído-3-fosfato son oxidadas por el NAD+ y, a continuación, convertidas en piruvato con la producción de cuatro moléculas de ATP. La reacción global de la glucólisis es:
Así pues, por cada molécula de glucosa que se transforma en dos de piruvato, se producen dos moléculas de ATP y dos moléculas de NAD+ son reducidas a NADH.
La glucólisis es una ruta fundamental que puede ser utilizada por casi todas las células para extraer energía de la molécula de glucosa. Además, la glucólisis prepara a la glucosa para su oxidación completa en la mitocondria, donde se libera mucha más energía.
Formación del Acetil-CoA a partir del Piruvato
El piruvato obtenido en la glucólisis, que penetra en la mitocondria, se descarboxila oxidativamente para formar acetil-CoA y CO2, en una reacción catalizada por el complejo de piruvato deshidrogenasa. Esta reacción es irreversible y dirige al piruvato hacia su oxidación final en el ciclo de Krebs.
Ciclo de Krebs (Matriz Mitocondrial)
Es la ruta oxidativa final de la glucosa y de la mayoría de los combustibles metabólicos. Su función es oxidar el grupo acetil-CoA a CO2.
El ciclo de Krebs consta de una serie de ocho reacciones catalizadas enzimáticamente que se realizan en la matriz mitocondrial.
En cada vuelta del ciclo entra un grupo acetilo que es oxidado completamente, tres moléculas de NAD+ son reducidas a NADH, una molécula de FAD reducida a FADH2, se forma una molécula de GTP (equivalente de ATP). A continuación, el NADH y el FADH2 se oxidan mediante la cadena de transporte electrónico mitocondrial generando ATP.