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. O Estratégia Vestibulares traz para você todas as informações sobre este processo!

O que é Fermentação?

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.

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 o processo 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 este processo não ocorre nas mitocôndrias e a fermentação alcoólica não produz iogurte.

Gabarito: C.

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Fermentação - Estratégia Vestibulares
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