¿Qué es la fermentación de alcohol?
Pan, cerveza y Burdeos: ¡a la mayoría de nosotros nos encantan algunos o todos! Pero no existirían si no fuera por la levadura, un microorganismo eucariota que puede metabolizar azúcares anaeróbicamente a través de una vía llamada fermentación alcohólica. Los seres humanos han estado usando levaduras para fabricar estos productos durante miles de años, pero solo supimos de su existencia en los últimos doscientos años. ¿Cómo hacen exactamente estas pequeñas criaturas estas deliciosas comidas y bebidas?
La fermentación alcohólica , también conocida como fermentación etanólica, es la vía anaeróbica que realizan las levaduras en la que los azúcares simples se convierten en etanol y dióxido de carbono. Las levaduras funcionan típicamente en condiciones aeróbicas o en presencia de oxígeno, pero también son capaces de funcionar en condiciones anaeróbicas o en ausencia de oxígeno. Cuando no hay oxígeno disponible, se produce la fermentación del alcohol en el citosol de las células de levadura. Exploremos el proceso de fermentación del alcohol y luego veamos qué significa para las levaduras y para los humanos.
El proceso de fermentación del alcohol
La ecuación básica para la fermentación del alcohol muestra que la levadura comienza con glucosa, un tipo de azúcar, y termina con dióxido de carbono y etanol. Sin embargo, para comprender mejor el proceso, debemos echar un vistazo a algunos de los pasos que nos llevan desde la glucosa hasta los productos finales.
El proceso de fermentación del alcohol se puede dividir en dos partes. En la primera parte, la levadura descompone la glucosa para formar 2 moléculas de piruvato. Esta parte se conoce como glucólisis. En la segunda parte, las 2 moléculas de piruvato se convierten en 2 moléculas de dióxido de carbono y 2 moléculas de etanol, también conocido como alcohol. Esta segunda parte se llama fermentación.
El objetivo principal de la fermentación del alcohol es producir ATP , la moneda de energía de las células, en condiciones anaeróbicas. Entonces, desde la perspectiva de la levadura, el dióxido de carbono y el etanol son productos de desecho. Esa es la descripción básica de la fermentación alcohólica. Ahora, examinemos cada parte de este proceso con mayor detalle.
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En la primera parte de este proceso, cada molécula de glucosa se descompone en 2 moléculas de piruvato. El piruvato, o ácido pirúvico, es un aminoácido y ayudará a formar etanol. En el proceso de descomposición de la glucosa para formar piruvato, están involucradas varias moléculas conocidas como aceptores de electrones.
Los aceptores de electrones son moléculas cuyo trabajo es dar y recibir los electrones liberados cuando tiene lugar una reacción química. Durante esta primera parte, una molécula aceptora de electrones llamada NAD + se reduce para formar NADH, reuniendo los electrones liberados al descomponer una glucosa en 2 moléculas de piruvato. Este intercambio de electrones que ocurre mientras se descompone la glucosa es esencialmente lo que ayuda a generar ATP.
La conversión de glucosa en piruvato crea un total neto de 2 ATP. Si bien esto no es tanto ATP como puede producir la respiración aeróbica, es suficiente para mantener viva la levadura hasta que haya oxígeno disponible. Esta primera parte puede parecer familiar porque es esencialmente glucólisis o la primera etapa de la respiración aeróbica.
Si hubiera oxígeno presente, las moléculas de piruvato entrarían en una mitocondria para someterse al resto de la respiración aeróbica. Sin embargo, en la fermentación del alcohol, el piruvato permanece en el citosol , el espacio interior pegajoso de la célula. Aquí es donde tendrá lugar la segunda parte de nuestra reacción, la conversión de piruvato en etanol.
Antes de que el piruvato se pueda convertir en etanol, primero se convierte en una molécula intermedia llamada acetaldehído. Esto libera dióxido de carbono. A continuación, el acetaldehído se convierte en etanol. Las enzimas clave ayudan en la conversión de piruvato en dióxido de carbono y etanol, incluidas las cimasas.
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Tenga en cuenta que esta conversión por sí sola no crea más ATP para la levadura. Entonces, ¿por qué la levadura se molesta en convertir el piruvato en etanol? Bueno, esta conversión quita electrones de NADH para formar NAD +. Recuerde que NAD + es el portador de electrones que ayuda a construir ATP en la primera parte de nuestro proceso general.
Al reponer el suministro de NAD +, la conversión de piruvato en dióxido de carbono y etanol asegura que NAD + estará disponible en la glucólisis para crear más ATP. Ahora, veremos cómo el notable mecanismo de supervivencia de este microorganismo nos beneficia en la vida cotidiana.
Ejemplos
Si bien hay cientos de cepas de levadura, solo unas pocas están involucradas en la fermentación del alcohol. Usamos los subproductos de esta fermentación para hacer pan, cerveza, vino y combustibles a base de etanol.
Recuerde que desde la perspectiva de la levadura, la fermentación se trata de producir ATP, por lo que el dióxido de carbono y el etanol producidos son subproductos. De hecho, el etanol en cantidades suficientemente altas es tóxico para las células de levadura. Es por eso que el vino y la cerveza tienen porcentajes de alcohol limitados: pasado un cierto punto, la fermentación se detiene cuando el etanol elimina la levadura que lo produjo. Para producir licor, que tiene un contenido de alcohol mucho más alto, se usa la destilación. En el momento en que ocurre la destilación, la levadura y la fermentación ya no están involucradas.
Desde nuestra perspectiva humana, el dióxido de carbono y el etanol no son productos de desecho sino productos útiles. Por ejemplo, la misma cepa de levadura se puede utilizar para hornear pan y elaborar cerveza. En el caso de la cerveza, el dióxido de carbono produce efervescencia y el etanol es responsable del contenido de alcohol. Para el pan, el dióxido de carbono hace que la masa del pan se eleve.
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Si se pregunta por qué el pan no produce los mismos efectos embriagadores que la cerveza, es porque el etanol producido por la fermentación se evapora cuando el pan se hornea. Así que la próxima vez que disfrute de estos alimentos y bebidas, recuerde agradecer a la levadura y su capacidad para realizar la fermentación del alcohol.
Resumen de la lección
La fermentación alcohólica , también conocida como fermentación etanólica, es la vía anaeróbica que realizan las levaduras en la que los azúcares simples se convierten en etanol y dióxido de carbono. El proceso de fermentación del alcohol permite que las levaduras descompongan el azúcar en ausencia de oxígeno y produce subproductos de los que se benefician los humanos. Se puede dividir en glucólisis y fermentación.
La glucosa se descompone primero en 2 moléculas de piruvato durante la glucólisis. Esto crea un total de 2 ATP que la levadura puede usar como energía. El portador de electrones NAD + ayuda a crear ATP.
En la fermentación, el piruvato permanece en el citosol de la célula de levadura, donde se convierte en dióxido de carbono y etanol. Aunque esta parte no crea ATP adicional, la conversión de piruvato en etanol repone el suministro de NAD +, que luego se puede usar una vez más en la glucólisis.
El pan, la cerveza y el vino se echarían mucho de menos sin la levadura y el proceso de fermentación del alcohol.
Los resultados del aprendizaje
Aprender los hechos anteriores sobre la fermentación del alcohol puede prepararlo para:
- Recordar el organismo responsable de la fermentación.
- Comprender el proceso por el cual la levadura causa la fermentación.
- Enumere los dos pasos del proceso de fermentación del alcohol.
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