Becker, Kleinsmith y Hardin (2007) dicen que es la respiración celular en la que el último aceptor de electrones no es el oxígeno. En este sentido, es aquella que no utiliza oxígeno como el aceptor final de electrones, es realizada por algunas procariotas que viven en ambientes anaeróbicos, como el suelo saturado de agua, aguas estancadas, y en los intestinos de los animales.
Ciertas bacterias, así como algunos hongos, regularmente utilizan la fermentación, en el que Becker, Kleinsmith y Hardin (2007) describen que es oxidación parcial de carbohidratos en una ruta independiente de oxígeno (anaeróbica), produciendo, casi siempre, etanol y dióxido de carbono o lactato.
En este sentido, es un proceso anaeróbico que no utiliza una cadena transportadora de electrones. Hay una ganancia neta de sólo dos ATP por glucosa, que son producidos por fosforilación a nivel de sustrato durante la glucólisis. Para mantener el suministro esencial de NAD+ para la glucólisis, los átomos de hidrógeno se transfieren desde el NADH a un compuesto orgánico derivado del nutriente inicial.
Por otro lado, durante la fermentación se forman sólo dos moléculas de ATP por glucosa (mediante fosforilación a nivel de sustrato durante la glucólisis). Se podría esperar que una célula que obtiene energía de la glucólisis pudiera producir piruvato, que es el producto final de la glucólisis. Sin embargo, esto no puede suceder porque cada célula tiene una cantidad limitada de NAD+, y éste es necesario para continuar la glucólisis. Si prácticamente todos los NAD+ se reducen a NADH durante la glucólisis, entonces, la glucólisis se detiene y no se produce más ATP.
En la fermentación, las moléculas de NADH transfieren sus átomos de hidrógeno a las moléculas orgánicas, por lo tanto la regeneración del NAD+ es necesaria para mantener la glucólisis en marcha. Las moléculas orgánicas que resultan relativamente reducidas (por lo común, el alcohol o lactato) tienden a ser tóxicas para las células y son esencialmente los productos de desecho.
La respiración anaerobia desempeña un papel importante en los ciclos ambientales de elementos como el azufre, el hidrógeno y el hierro, y contribuyen significativamente a la economía energética de la biosfera.
*Fermentación Láctica: Es el proceso anaerobio que termina con la formación de lactato. El lactato se genera por la transferencia directa de electrones del NADH al grupo carbonilo del piruvato, reduciéndolo al grupo hidroxilo del lactato. Esta reacción es reversible; de hecho, la enzima que la cataliza se denomina lactato deshidrogenasa por su capacidad de catalizar la oxidación, o deshidrogenación, del lactato a piruvato.
La fermentación del lactato es la principal fuente energética para la mayoría de las bacterias anaerobias, así como para las células animales que se encuentran en condiciones anaeróbicas o de hipoxia (carencia de oxígeno). La fermentación del lactato es también muy importante para el ser humano a nivel comercial, puesto que la producción del queso, yogurt y otros productos comunes dependen de la fermentación microbiana de la lactosa, el principal componente de la leche.
Otro ejemplo de fermentación láctica lo representa el músculo durante los periodos de ejercicio muy intenso. Cuando las células utilizan oxígeno más deprisa del que éste puede ser proporcionado mediante el sistema circulatorio, se vuelven temporalmente hipóxicas. En este caso, el piruvato se reduce a lactato en lugar de seguir oxidándose como sucede en condiciones aeróbicas. (La acumulación de lactato resultante es lo que causa el dolor muscular que aparece tras el ejercicio intenso.) El lactato producido de esta forma se transporta por el sistema circulatorio desde el músculo al hígado. Allí se convierte de nuevo en glucosa por el proceso denominado gluconeogénesis.
*Fermentación Alcohólica: En este proceso, el piruvato pierde un átomo de carbono (como CO2) para dar lugar al compuesto de dos carbonos acetaldehído. La reducción del acetaldehído por NADH da lugar al etanol, el alcohol que da nombre al proceso. Esta secuencia de reacciones de reducción está catalizada por dos enzimas, la piruvato descarboxilasa y la alcohol deshidrogenasa respectivamente. En condiciones anaerobias las células vegetales, así como las levaduras y otros microorganismos pueden llevar a cabo la fermentación alcohólica (por ejemplo, en raíces de troncos acuáticos).
La fermentación alcohólica tiene un significado económico considerable ya que este proceso, llevado a cabo por levaduras, es la clave de las industrias panadera, cervecera y vinícola. En la panadería, el dióxido de carbono es un producto final importante. Se añade levadura a la masa del pan para romper la glucosa anaeróbicamente, generando CO2 y etanol. El dióxido de carbono queda atrapado en la masa haciendo que suba y el alcohol se elimina cuando se cuece el pan y es responsable del agradable aroma del pan recién cocido. Para la cerveza, tanto el CO2 como el etanol son esenciales; el etanol hace del producto una bebida alcohólica y el CO2 influye en la carbonatación.
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