Os organismos anaeróbicos, isto é, que não utilizam o gás oxigênio na produção de energia, realizam um processo chamado Fermentação. Esses organismos podem ser anaeróbicos estritos ou anaeróbicos facultativos.

Os organismos anaeróbicos estritos não sobrevivem em ambientes com a presença de oxigênio. Um exemplo é o bacilo do tétano (bactéria Clostridium tetani).

Por sua vez, os organismos anaeróbicos facultativos podem realizar fermentação na ausência de oxigênio no meio, porém realizam também a respiração celular aeróbia (como o fungo Saccharomyces cerevisae, que fermenta a cerveja e o pão).

Como vimos, a glicólise consiste em uma sequência de reações enzimáticas na qual uma molécula de glicose (6C) é convertida em duas moléculas de piruvato (3C), com a produção de ATP e NADH. Quando o oxigênio não está presente, a glicólise é a fonte principal de energia para as células.

Mas para que a produção de energia continue ocorrendo na via glicolítica, é necessário que o NADH produzido seja reoxidado pelas vias de fermentação, permitindo a produção de uma pequena quantidade de energia química na forma de ATP e liberando elétrons.

Assim, após a produção do piruvato na glicólise e na ausência de oxigênio, duas são as possibilidades: as moléculas de piruvato são convertidas em lactato ou etanol, dependendo do organismo.

Como nessas conversões não há produção de ATP, o salto energético dos processos de fermentação é de apenas 2 ATP produzidos na glicólise, muito menor que na respiração celular.

Veja o esquema abaixo:

Fermentação

A fermentação, portanto, é um processo anaeróbico de síntese de ATP que não envolve a cadeia respiratória e tem como aceptor final de hidrogênios um composto orgânico.

Ela ocorre no citosol da célula e é realizada por seres anaeróbicos, mas também pode ser uma alternativa de energia para os organismos aeróbicos em situações nas quais o gás oxigênio está ausente ou em níveis reduzidos (hipóxia).

Os organismos primitivos se originaram em um mundo cuja atmosfera carecia de O2 e, por isso, a glicólise é considerada o mecanismo biológico mais primitivo para a obtenção de energia a partir de macromoléculas presentes em todas as formas de vida atuais.

Isso porque, no curso da evolução, a química dessa sequência de reações foi completamente conservada. As enzimas glicolíticas dos vertebrados são intimamente similares (na sequência de aminoácidos e na estrutura tridimensional), às enzimas presentes nas leveduras.

A glicólise difere entre as espécies apenas em detalhes de sua regulação e no destino metabólico do piruvato formado.

Fermentação lática

Na fermentação lática, o piruvato é transformado em lactato (ou ácido lático). Os NADH formados na glicólise são reoxidados, perdendo elétrons e originando NAD+. Essa perda de elétrons fornece energia para a transformação do piruvato em lactato. O NAD+ é o aceptor final dos íons hidrogênios.

Fermentação lática
Processo de Fermentação Lática

Assim, a equação simplificada da fermentação lática pode ser representada da seguinte maneira:

equação da fermentação lática

Algumas bactérias, protozoários e fungos realizam a fermentação lática. Mas o exemplo mais comum que temos são as nossas células musculares. A atividade física demanda alto consumo de energia, e a respiração celular é quem produz toda a energia necessária para sua realização.

Contudo, quando prolongamos demais o tempo do exercício ou quando ele é muito intenso, o oxigênio disponível nas células pode ser insuficiente para a respiração celular e, com isso, as células degradam anaerobicamente a glicose em ácido lático.

Esse processo gera um acúmulo de ácido lático nas células musculares, que, em excesso, causa dores e incômodo. Somente quando o esforço físico acaba que o ácido lático é transformado de volta em piruvato e degradado normalmente na respiração celular.

Dentre as bactérias, as mais comuns na realização da fermentação lática são as do gênero Lactobacillus. Elas são utilizadas na fabricação de coalhadas, iogurtes e queijos.

As provas de corrida de 400m são um dos esportes que mais exigem do atleta. A velocidade de corrida não é 100% como nas provas curtas de 100m, mas é alta e necessita de uma constância, e isso exige muito dos músculos. A partir dos 200m, os efeitos do cansaço aparecem: a perna pesa, a respiração acelera, os músculos do braço pesam.

Esse mal-estar é o reflexo do acúmulo do ácido lático que ocorre em atividades físicas com alto grau de intensidade. Nenhuma outra prova no atletismo demanda uma produção de energia pelo metabolismo anaeróbico lático tão intensa.

O resultado do acúmulo de lactato é uma queda do pH do sangue, a chamada acidose metabólica. Esta acidose provoca um grande mal-estar, com tontura e ânsia de vômito.

Fermentação alcoólica

Na fermentação alcoólica, assim como na lática, a glicólise acontece normalmente. Porém o piruvato sofre uma descarboxilação (perde uma molécula de CO2) e forma um composto com dois carbonos chamado acetaldeído.

As duas moléculas de NADH formadas na glicólise são reoxidadas, perdendo elétrons e originando dois NAD+. O acetaldeído, então, sofre redução (isto é, recebe os elétrons perdidos pelo NADH) pela enzima álcool desidrogenase e origina o etanol (ou álcool etílico).

Processo de Fermentação Alcoólica
Processo de Fermentação Alcoólica

A equação simplificada da fermentação alcoólica pode ser representada como:

Equação química da Fermentação Alcoólica
Equação química da Fermentação Alcoólica

A fermentação alcoólica ocorre em algumas bactérias e leveduras, entre elas a Saccharomyces cerevisae, amplamente utilizada na produção de bebidas alcoólicas e na panificação. Neste último caso, durante o cozimento o álcool volatiliza-se e o CO2 produzido fica armazenado no interior da massa, fazendo-a crescer.

Observação: no processo da fermentação alcoólica, o nome do açúcar precursor também é conhecido como mosto.

Fermentação acética

Temos ainda a fermentação acética, que corresponde à transformação do álcool em ácido acético, vulgarmente conhecido como vinagre. A fermentação do etanol é realizada pelas bactérias acéticas que pertencem à família Pseudomonodaceae. O vinagre é produzido a partir desta reação química: C2H5OH (etanol) + O2 → H4C2O2 (ácido acético) + 2 H2O.

Questão comentada

FUVEST 2018

A levedura Saccharomyces cerevisiae pode obter energia na ausência de oxigênio, de acordo com a equação

C6H12O6 → 2 CO2 + 2 CH3CH2OH + 2 ATP

Produtos desse processo são utilizados na indústria de alimentos e bebidas. Esse processo ocorre _____________ da levedura e seus produtos são utilizados na produção de _____________.

As lacunas dessa frase devem ser preenchidas por:

a) nas mitocôndrias; cerveja e vinagre.
b) nas mitocôndrias; cerveja e pão.
c) no citosol; cerveja e pão.
d) no citosol; iogurte e vinagre.
e) no citosol e nas mitocôndrias; cerveja e iogurte.

Comentários

Olha só que questão molezinha! O enunciado já começa falando sobre a levedura Saccharomyces cerevisae, aquele fungo que é utilizado no processo de fermentação de bebidas alcoólicas e na panificação. Se estamos falando de fermentação, o processo de obtenção de energia só pode ser anaeróbico.

Os organismos heterotróficos obtêm energia a partir da degradação de moléculas orgânicas obtidas do meio, em um processo chamado glicólise. A glicólise acontece no interior celular, no citosol. Lembre-se do quadro a seguir, pois ele é muito importante para “matar” várias questões:

Agora, vamos analisar as alternativas:

A alternativa A está errada, porque a fermentação ocorre no citosol das células. No caso dos organismos anaeróbicos facultativos (como a S. cerevisae), caso houvesse oxigênio no meio eles prosseguiriam para as demais etapas da respiração celular (que ocorrem na mitocôndria). Na ausência deste elemento, eles prosseguem transformando o produto da glicólise (piruvato) em etanol, realizando a fermentação alcoólica. Ainda, a fermentação alcoólica é o processo utilizado por essa levedura na fermentação de pães e bebidas. Já a produção de vinagre se dá por outro processo fermentativo, chamado fermentação acética.

A alternativa B está errada, porque a fermentação ocorre no citosol das células e não nas mitocôndrias.

A alternativa C está certa e é o nosso gabarito. O etanol produzido na fermentação da cevada está presente na cerveja e o dióxido de carbono liberado na fermentação promove o crescimento do pão.

A alternativa D está errada, porque a fermentação alcoólica é utilizada para a fermentação de bebidas alcoólicas, pães e como combustível. A fermentação lática é que é responsável pela produção de iogurte e outros produtos lácteos. A fermentação acética, como já foi dito, corresponde à transformação do álcool em ácido, conferindo o gosto característico de vinagre.

A alternativa E está errada, porque a fermentação não ocorre nas mitocôndrias e a fermentação alcoólica não produz iogurte.

Gabarito: C.

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