Ecuación y proceso de la fermentación alcohólica

Publicado el 29 septiembre, 2021

¿Qué es la fermentación alcohólica?

La fermentación alcohólica es un proceso de producción de energía celular sin el uso de oxígeno, que tiene lugar en el citosol de microorganismos como la levadura. También se conoce como fermentación de etanol o respiración anaeróbica . El nombre respiración anaeróbica significa “sin oxígeno” y destaca la característica notable de cómo el proceso ocurre independientemente del oxígeno.

La producción de energía dentro de las células es más eficiente cuando se realiza en condiciones aeróbicas, es decir, condiciones que contienen oxígeno. Sin embargo, la fermentación alcohólica es un medio importante de producción de energía para los organismos (o células) que habitan áreas con poco o ningún oxígeno. El resultado de este proceso de dos pasos es la producción de dos moléculas de ATP , una molécula de energía utilizable para la célula, y dos moléculas cada una de CO 2 y etanol (un alcohol), como productos de desecho. Los productos de desecho se liberan directamente al entorno de la celda.

La levadura es uno de los microorganismos que puede sufrir fermentación alcohólica.

Industrialmente, el proceso de fermentación alcohólica se puede utilizar para crear alimentos y bebidas. Los panes aireados, por ejemplo, a menudo se elaboran con levadura, que se alimenta de los azúcares de la masa. A medida que la levadura consume los azúcares y pasa por el proceso de fermentación alcohólica, se produce y libera CO 2 , lo que hace que el pan suba. El alcohol que también se produce se evapora durante el proceso de horneado.

Al preparar bebidas alcohólicas como cerveza, vino y aguamiel, el alcohol en sí es el producto final deseado. Aquí, se anima a la levadura a someterse a fermentación alcohólica en cubas y barriles al ser alimentada con grandes cantidades de azúcares. Se permite que el CO 2 se libere y se evapore, pero el producto de etanol se retiene, creando una bebida alcohólica.

Las destilerías utilizan levadura para crear sus productos a través de la fermentación alcohólica.

Proceso de fermentación alcohólica

La fermentación alcohólica se produce en el citosol de las células de levadura. Hay dos partes principales en el proceso de fermentación alcohólica: glucólisis y fermentación.

Glucólisis

2 ADP + C 6 H 12 O 6 + NAD + –levadura -> 2 piruvato + NADH + 2 ATP + 2 CO 2

La glucólisis es el primer paso de la fermentación alcohólica. En este importante paso, como se detalla en la ecuación anterior, las moléculas de glucosa (C 6 H 12 O 6 ) se dividen en dos moléculas de piruvato. Mediante este proceso, se obtienen 2 moléculas de ATP a partir de 2 moléculas de ADP. Aunque existen varios subproductos, la producción de ATP es el objetivo de la glucólisis.

Tenga en cuenta que para producir ATP, se necesita NAD + como portador de electrones . Los portadores de electrones son moléculas que transfieren electrones libres o hidrógenos que se producen y / o liberan durante las reacciones químicas. En el caso de la glucólisis, los electrones libres se agregan al NAD + mediante enzimas llamadas deshidrogenasas, creando NADH.

En la respiración aeróbica , NADH luego iría a una “cadena de transporte de electrones” para liberar sus electrones y volver a NAD + para ser reciclado y reutilizado en nuevos ciclos de glucólisis.

La respiración anaeróbica, por otro lado, no utiliza una cadena de transporte de electrones porque una cadena de transporte de electrones requiere oxígeno. Sin un lugar para que el NADH libere los electrones recolectados, todo el NAD + eventualmente se consumiría y la levadura no podría producir más energía en forma de ATP a través de la glucólisis. En cambio, las células de levadura y otros microbios reciclan su NADH a través de la fermentación del alcohol.

Fermentación alcohólica

En la fermentación del alcohol , las dos moléculas de piruvato producidas a partir de la glucólisis se convierten en dos moléculas de acetaldehído. Las moléculas de acetaldehído luego se reducen (lo que significa que reciben átomos de hidrógeno (H)) por NADH como se ilustra a continuación:

2 acetaldehído + NADH –levadura -> 2 NAD + + 2 etanol

Al regalar su ion hidrógeno, NADH se regenera a NAD +, reponiendo así las reservas de NAD + para su uso en nuevos ciclos de glucólisis. El acetaldehído se convierte en etanol, que es un producto de desecho que se libera en el entorno circundante de la célula.

El propósito de la fermentación alcohólica no es crear alcohol, sino generar ATP a partir de moléculas de glucosa. El alcohol es un producto de desecho y el proceso de fermentación alcohólica se denomina así.

Productos

Hay cuatro productos principales de fermentación alcohólica:

2 moléculas de ATP
2 moléculas de CO 2
2 moléculas de etanol
2 moléculas de NAD +

De estos productos, los dos más importantes son el ATP, que la célula necesita como fuente de energía para impulsar los procesos dentro de la célula, y el portador de electrones NAD +, que se necesita en la descomposición inicial de las moléculas de azúcar que entran en la glucólisis.

También hay productos intermedios elaborados durante la fermentación, que incluyen:

2 moléculas de piruvato
2 moléculas de acetaldehído
2 moléculas de NADH

Las moléculas de piruvato se producen a partir de la división de la glucosa por la mitad, y el NADH se obtiene a partir de la recolección de electrones durante la descomposición de estas nuevas moléculas. A medida que se reduce el piruvato, se convierte en acetaldehído, que se reduce nuevamente al etanol como producto de desecho.

Esquema de fermentación alcohólica.

Resumen de la lección

Aunque las células producen energía con mayor eficacia en condiciones aeróbicas, la fermentación alcohólica es un medio alternativo importante de producción de energía celular en condiciones de poco o nada de oxígeno. La fermentación alcohólica tiene lugar en el citosol de la célula y libera la energía de las moléculas de glucosa en energía celular utilizable llamada ATP .

La fermentación alcohólica también crea etanol (un alcohol) como producto de desecho, del cual el proceso de fermentación alcohólica recibe su nombre.

Debido a la ausencia de oxígeno durante este proceso, la fermentación alcohólica también se conoce como respiración anaeróbica . El proceso tiene lugar en dos partes principales:

Glucólisis , en la que la glucosa se descompone en dos moléculas de piruvato y se producen dos moléculas de ATP.
Fermentación alcohólica , en la que el piruvato se descompone en etanol con la regeneración del portador de electrones NAD + para los ciclos posteriores de glucólisis.

Aunque el propósito de la fermentación alcohólica es producir moléculas de ATP para impulsar otras reacciones y procesos en la célula, los productos de desecho de la fermentación alcohólica tienen un propósito para usos humanos como hacer pan, vino y cerveza.