Alternativa para Respiração Celular

A produção de energia a partir de compostos orgânicos, como a glicose, por oxidação usando compostos químicos (geralmente orgânicos) de dentro de uma célula como "aceitadores de elétrons" é chamada fermentação.

Essa é uma alternativa à respiração celular, na qual os elétrons da glicose e de outros compostos sendo oxidados são transferidos para um aceptor trazido de fora da célula, normalmente o oxigênio. Esta é uma alternativa à respiração celular (sem oxigênio, a respiração celular não pode ocorrer).

Embora a fermentação possa ocorrer em condições anaeróbicas (falta de oxigênio), também pode ocorrer quando o oxigênio é abundante.

A levedura, por exemplo, prefere a fermentação à respiração celular se houver glicose suficiente para apoiar o processo, mesmo se houver bastante oxigênio disponível.

Quando o açúcar rico em energia - a glicose em particular - entra em uma célula, ele é decomposto em um processo chamado glicólise.

É um caminho comum para a quebra do açúcar, que pode levar à fermentação ou respiração celular.

A glicólise é um processo bioquímico antigo, tendo surgido muito cedo na história evolutiva. As reações centrais para a glicólise foram "inventadas" por microrganismos muito antes da evolução da fotossíntese, que emergiu aproximadamente 3,5 bilhões de anos atrás, mas que levaria cerca de 1,5 bilhão de anos para encher os mares e a atmosfera com qualquer quantidade apreciável de oxigênio.

Assim, mesmo eucariotos complexos (o domínio biológico que inclui os reinos animal, vegetal, fungo e protista) são capazes de produzir energia sem respiração, sem oxigênio, etc. Nas leveduras, que pertencem ao reino dos fungos, os produtos químicos da glicólise são fermentados para produzir energia para a célula.

No final da glicólise, a estrutura de seis carbonos da glicose terá sido dividida em duas moléculas do composto de três carbonos chamado piruvato. Também é produzido o produto químico NADH, a partir de um produto químico mais "oxidado" chamado NAD +.

Na levedura, o piruvato sofre "redução", o ganho de elétrons, que são então transferidos do NADH produzido anteriormente na glicólise para produzir acetaldeído e dióxido de carbono.

O acetaldeído é então reduzido a álcool etílico, o produto final da fermentação. Em animais, incluindo humanos, o piruvato pode ser fermentado quando a disponibilidade de oxigênio é baixa. Isso é especialmente verdadeiro nas células musculares. Quando isso acontece, embora pequenas quantidades de álcool sejam produzidas, a maior parte do piruvato da glicólise é reduzida não a álcool, mas sim a ácido lático.

Embora o ácido láctico possa deixar as células animais e ser usado para produzir energia no coração, ele pode se acumular nos músculos, causando dor e diminuindo o desempenho atlético. Esta é a sensação de "queimação" que você sente depois de levantar pesos, correr por um longo período de tempo, correr, levantar caixas pesadas, etc.

O transportador universal de energia nas células é uma substância química conhecida como ATP (trifosfato de adenosina). Se utilizar oxigênio, as células podem produzir ATP por meio da glicólise seguida pela respiração celular - de forma que uma molécula de açúcar glicose rende 36-38 moléculas de ATP, dependendo do tipo de célula.

Destas 36-38 moléculas de ATP, apenas duas são produzidas durante a fase de glicólise. Assim, ao usar a fermentação como alternativa à respiração celular, as células produzem muito menos energia do que usando a respiração. No entanto, em condições de baixo oxigênio ou anaeróbicas, a fermentação pode manter um organismo vivo e sobrevivente, pois de outra forma não teria respiração sem oxigênio.

Os humanos utilizam o processo de fermentação para nosso próprio benefício, especialmente quando se trata de comida e bebida. Panificação, produção de cerveja e vinho, pickles, iogurte e kombucha usam o processo de fermentação.