¿EN LA FERMENTACIÓN LÁCTICA, EN QUÉ CONSISTE UNA RUTA PARA EL METABOLISMO DEL PIRUVATO?

Primero el piruvato se descarboxila quedando acetaldehído. Se necesita cofactor porque actúa una carboxilasa, puede ser la TPP (tiamina pirofosfato). Luego se transforma en etanol regenerando NAD+.

CO2 NADH NAD+

piruvato (CH3)-(C=O)-(COO-) acetaldehído (CH3)-(COH) (CH3 )-(CH2OH)

piruvato descarboxilasa alcohol deshidrogenasa (etanol)

Balance: glucosa + 2 ADP + 2Pi 2 CO2 + 2 etanol + 2 ATP

Transformación del piruvato en acetil-CoA.

CO2 NADH

piruvato (CH3)-(C=O)-(COO-) CH3-CO-SCoA

piruvato deshidrogenasa:

Ocurre una reacción de descarboxilación oxidativa, los e- recogidos por el cofator hacen que pase a NADH (habrá que regenerarlo. La piruvato deshidrogenasa en los eucariotas está en la mitocondria. El piruvato de la glicolisis ocurre en el citosol, si hay O2 entra en la mitocondria por medio de un transportador específico y el acetil-CoA se libera dentro.

Piruvato deshidrogenasa:

Complejo formado por 3 enzimas distintos. Muchas cadenas polipeptídicas (60-80). 3 actividades distintas. E1 es la piruvato deshidrogenasa, E2 es la dihidrolipoil transacetilasa y E3 es la dihidrolipoil deshidrogenasa. Necesitan 5 cofactores distintos: TPP (E1), HSCoA, NAD+, FAD (E3 depende de FAD). El cofactor de E2, el ácido lipoico, se une covalentemente a la proteína formando un enlace amida por lo que cuando forma parte de la proteína se le llama lipoamida. Además hay 2 enzimas reguladores. La piruvato deshidrogenasa es igual a otro que participa en Krebs pero el sustrato es distinto

¿QUÉ ES LA DESTILACIÓN QUE TIPOS EXISTEN, Y CUAL SE PUEDE UTILIZAR EN LA FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA?

• Las bebidas alcohólicas se producen a partir de diferentes sustratos, dependiendo de la región geográfica. Las materias primas de partida pueden ser azúcares simples, como los presentes en el jugo de uva (para el vino) o de alto peso molecular, como el almidón de los granos de cebada (para la cerveza). Para la obtención de las bebidas se emplean levaduras del género Saccharomyces, las que en condiciones anaeróbicas (muy baja concentración de oxígeno) metabolizan estos azúcares convirtiéndolos en etanol. Este proceso se conoce como fermentación alcohólica.

• Existen dos tipos de bebidas alcohólicas: aquellas que se obtienen directamente por fermentación de los diferentes sustratos y las destiladas, producidas por destilación del producto de la fermentación. 

¿Qué enzimas y que sustratos se pueden utilizar en la fermentación alcohólica?

• La fermentación alcohólica es un ejemplo conocido de los procedimientos en que se efectúan alteraciones enzimáticas, tanto cuando se agrega alguna enzima como cuando se añade algún microbio vivo que las contiene (por ejemplo, levaduras). Muchos productos que se consumen en la actualidad se fabrican por un proceso fermentativo, tales como el yogur, las bebidas alcohólicas, el vinagre, los embutidos, etc. Por ejemplo, la elaboración de vinagre con alcoholes es un proceso enzimático producido por un microbio vivo (Acetobacter aceti). El alcohol es oxidado y convertido en ácido acético con oxígeno de la atmósfera. Si bien, aislada de las bacterias, la enzima cataliza igualmente la oxidación, el desarrollo del producto se realiza con el microorganismo entero, por resultar más económico.

• Las enzimas son una clase especial de proteínas que aceleran la velocidad de las reacciones químicas que ocurren en una célula. Por esto se las conoce como “catalizadores biológicos”.  Las enzimas ayudan en procesos esenciales tales como la digestión de los alimentos, el metabolismo,  la coagulación de la sangre y la contracción muscular. El modo de acción es específico ya que cada tipo de enzima actúa sobre un tipo particular de reacción y sobre un sustrato específico.

• Para realizar su función, una enzima reconoce una molécula específica, llamada sustrato. Cada enzima une a su sustrato específico en el sitio activo y provoca en él un cambio químico, por el cual se obtiene un producto. El cambio implica la formación o rotura de un enlace covalente. La enzima que participa en la reacción no sufre modificaciones, y puede volver a actuar sobre otro sustrato del mismo tipo. En ausencia de las enzimas, las reacciones bioquímicas serían extremadamente lentas y la vida no sería posible. Las enzimas pueden aumentar la velocidad de las reacciones en un millón de veces. 

¿Qué aplicación tiene la fermentación alcohólica en la industria? 

La fermentación alcohólica, también conocida como, fermentación etílica, o del etanol, es un proceso de tipo biológico, en el cual se lleva a cabo una fermentación sin presencia de oxígeno. Este tipo de fermentación se debe a las actividades de ciertos microorganismos, los cuales se encargan de procesar azúcares, como la glucosa, la fructosa, etc. (hidratos de carbono), dando como resultado un alcohol a modo de etanol, CO2 (gas) y ATP (adenosín trifosfato), moléculas que son utilizadas por los propios microorganismos en sus metabolismos energéticos. La fermentación alcohólica es utilizada  en la industria para  realizar productos como la cerveza o el vino.

¿CUÁL ES LA IMPORTANCIA DE SACCHAROMYCES CEREVISAE,

DENTRO DE LOS PROCESOS DE FERMENTACIÓN?

las levaduras relacionadas a la uva y el vino. Su crecimiento se limita generalmente a los dos o tres primeros días de fermentación, después de lo cual mueren. Posteriormente, la fermentación con más fuerza y más especies tolerantes al etanol de Saccharomyces se hacen cargo de la fermentación (Esteve-Zarzoso et al. 1998). Aunque contrario a lo que se pensaba, las especies fermentativas de Saccharomyces se han aislado en muy baja población sobre uvas sanas y han sido extrañamente aisladas de granos de uva intactos y de suelos de viñedos (Berradre et al. 2012). Antes de la maduración, las uvas están casi libre de S. cerevisiae (~ 0,05%), mientras que el 25% de las uvas maduras albergan tales levaduras. Por lo que esto sugiere que S. cerevisiae no se encuentre en el aire, y que requiere un vector para moverse, probablemente animales, insectos como abejas y avispas (Stefanini et al. 2012).

fermentación en los microorganismos

¿ CUAL ES LA IMPORTANCIA DE LA FERMENTACIÓN EN LOS MICROORGANISMOS QUE REALIZA?

El objetivo de dicha fermentación es proporcionar energía anaherobica a los microorganismos celulares(levadura) en ausencia de oxígeno para ello descomponen las moléculas de glucosa y obtienen la energía para sobrevivir, producir alcohol y dióxido de carbono.

las levaduras y bacterias causantes de este fenómeno son microorganismos que están en las frutas y cereales y contribuyen en gran medida al sabor de los productos fermentados. una de las principales características de estos microorganismos es que viven en ambientes completamente carentes de oxigeno , máximo durante la reacción química, por esta razón se dice que la fermentación alcohólica es un proceso anaherobico.

respiración anaherobia

PORQUE EN LA RESPIRACIÓN  ANAEROBIA O FERMENTACIÓN SE PRODUCE MENOS CANTIDAD DE ENERGÍA (2ATP) , QUE EN LA RESPIRACIÓN AEROBIA (38 ATP) :

Las fermentaciones van a dar solución a ambos problemas cuando la célula se encuentra en un ambiente anaerobio: por una parte, van a ceder los electrones y los protones del NADH+H⁺ al piruvato (o a una sustancia relacionada con él), regenerando así la coenzima que necesitan para seguir funcionando, y por otra van a sintetizar un derivado del piruvato, que incluya esos protones y esos electrones, que va a ser eliminado como sustancia de desecho.

Evolutivamente, por tanto, las fermentaciones constituían la fase final de la degradación anaerobia de la glucosa, en la que la célula se liberaba de sus residuos y regeneraba sus coenzimas. En la actualidad, la mayor parte de los organismos que llevan a cabo fermentaciones lo hacen como adaptación a condiciones de falta de oxígeno, ya sea porque escasea en el ambiente en el que se encuentran, ya sea porque el metabolismo de la propia célula es tan activo que no recibe la cantidad suficiente de este gas para mantenerlo (por ejemplo, las células musculares en condiciones de un esfuerzo muy intenso no llegan a recibir un aporte de oxígeno suficiente para quemar completamente la glucosa, y se ven obligadas a degradar el piruvato mediante la fermentación láctica).