O que acontece quando não há oxigênio disponível no final da glicólise lenta?

A glicólise é a primeira etapa da respiração celular e não requer oxigênio para prosseguir. A glicólise converte uma molécula de açúcar em duas moléculas de piruvato, produzindo também duas moléculas de adenosina trifosfato (ATP) e nicotinamida adenina dinucleotídeo (NADH). Quando o oxigênio está ausente, uma célula pode metabolizar os piruvatos por meio do processo de fermentação.

O ATP é a molécula de armazenamento de energia da célula, enquanto o NADH e sua versão oxidada, NAD +, participam das reações celulares que envolvem a transferência de elétrons, conhecidas como reações redox. Se o oxigênio estiver presente, a célula pode extrair energia química substancial quebrando o piruvato por meio do ciclo do ácido cítrico, que converte o NADH de volta em NAD +. Sem oxidação, a célula deve usar a fermentação para oxidar o NADH antes de atingir níveis prejudiciais à saúde.

O piruvato é uma molécula de três carbonos que a enzima lactato desidrogenase converte em lactato por meio do processo conhecido como fermentação homolática. No processo, o NADH é oxidado em NAD +, que é necessário para que a glicólise prossiga. Na ausência de oxigênio, a fermentação homolática evita que o NADH se acumule, o que interromperia a glicólise e roubaria a célula de sua fonte de energia. A fermentação não produz nenhuma molécula de ATP, mas permite que a glicólise continue e produzindo um pequeno filete de ATPs. Na fermentação homolática, o lactato é o único produto.

Na ausência de oxigênio, certos organismos como o fermento podem converter o piruvato em dióxido de carbono e etanol. Os fabricantes de cerveja capitalizam esse processo para converter o purê de grãos em cerveja. A fermentação heterolática ocorre em duas etapas. Primeiro, a enzima piruvato desidrogenase converte o piruvato em acetaldeído. Na segunda etapa, a enzima álcool desidrogenase transfere o hidrogênio do NADH para o acetaldeído, convertendo-o em etanol e dióxido de carbono. O processo também regenera o NAD +, o que permite que a glicólise continue.

Se você já sentiu seus músculos queimarem durante uma atividade física intensa, você está experimentando o efeito da fermentação homolática nas células musculares. O exercício extenuante esgota temporariamente o suprimento de oxigênio da célula. Nessas condições, os músculos metabolizam o piruvato em ácido lático, que produz a conhecida sensação de queimação. No entanto, esta é uma reação temporária aos baixos níveis de oxigênio. Sem oxigênio, as células podem morrer rapidamente.

A fermentação anaeróbica é usada para criar vários alimentos além da cerveja. Por exemplo, o repolho se beneficia da fermentação para produzir iguarias como kimchee e chucrute. Certas cepas de bactérias, incluindo Lactobacillus bulgaricus e Streptococcus thermophiles, convertem leite em iogurte por fermentação homolática. O processo congela o leite, dá sabor ao iogurte e aumenta a acidez do leite, o que o torna desagradável para muitas bactérias nocivas.