Respiración anaerobia y fermentación alcohólica y láctica

No todos los organismos ni todas las células disponen de oxígeno. Cuando falta, algunas células obtienen energía de la glucosa por respiración anaerobia o por fermentación. Gracias a estos procesos existen el pan, el yogur, el queso, el vino y la cerveza, y nuestros músculos pueden seguir trabajando durante un esfuerzo intenso.

Glucólisis sin oxígeno

Todo empieza igual que en la respiración aerobia: en el citoplasma, la glucólisis rompe la glucosa en dos moléculas de ácido pirúvico, con una ganancia neta de 2 ATP y 2 NADH.

$$\text{glucosa} + 2\,\text{ADP} + 2\,\text{P}_i + 2\,\text{NAD}^+ \longrightarrow 2\ \text{piruvato} + 2\,\text{ATP} + 2\,\text{NADH} + 2\,\ce{H+} + 2\,\ce{H2O}$$

El problema es que la célula tiene poco NAD⁺: si no lo recupera, la glucólisis se detiene. Sin oxígeno, el NADH no puede descargar sus electrones en la cadena respiratoria. La fermentación resuelve esto: el piruvato recibe los electrones del NADH, se transforma en otra sustancia y el NAD⁺ queda libre para seguir con la glucólisis.

Fermentación alcohólica

El piruvato se transforma en etanol (alcohol etílico) y dióxido de carbono:

$$\ce{C6H12O6 -> 2C2H5OH + 2CO2} + 2\ \text{ATP}$$

La realizan sobre todo las levaduras (hongos unicelulares como Saccharomyces cerevisiae) y algunas bacterias. Sus aplicaciones:

• Pan: el $\ce{CO2}$ forma burbujas que esponjan la masa; el alcohol se evapora al hornear.
• Vino, cerveza y pulque: las levaduras fermentan los azúcares de la uva, la cebada o el aguamiel.
• Bioetanol: combustible obtenido de la caña de azúcar o del maíz.

Fermentación láctica

El piruvato se transforma en ácido láctico ($\ce{C3H6O3}$), sin producir $\ce{CO2}$:

$$\ce{C6H12O6 -> 2C3H6O3} + 2\ \text{ATP}$$

La realizan:

• Bacterias lácticas, como Lactobacillus: así se elaboran el yogur, el queso, el jocoque, los encurtidos y el chucrut. El ácido láctico coagula las proteínas de la leche y evita que crezcan microbios dañinos.
• Células musculares humanas durante un ejercicio intenso, cuando la sangre no lleva oxígeno con la rapidez suficiente. El ácido láctico (en forma de lactato) pasa a la sangre y el hígado lo reconvierte en glucosa cuando vuelve a haber oxígeno.
• Los glóbulos rojos, que no tienen mitocondrias y solo obtienen energía por esta vía.

Balance energético

La fermentación es poco eficiente porque los productos finales (etanol, ácido láctico) todavía guardan mucha energía. Aun así, es suficiente para muchos microorganismos y fue la forma de obtener energía de los primeros seres vivos, cuando la atmósfera no tenía oxígeno.

Tipos de organismos según el oxígeno

Comprueba lo aprendido

1. ¿Cuáles son los productos de la fermentación alcohólica y de la láctica?Ver respuestaOcultar respuesta

Alcohólica: etanol y CO₂. Láctica: ácido láctico.

2. ¿Por qué se esponja la masa del pan?Ver respuestaOcultar respuesta

Porque las levaduras fermentan los azúcares y producen CO₂, que forma burbujas en la masa.

3. ¿Cuántos ATP produce la fermentación por cada glucosa?Ver respuestaOcultar respuesta

2 ATP, todos en la glucólisis.

Practica con los ejercicios resueltos de esta unidad:

Ejercicios de metabolismo, fotosíntesis y respiración

Referencias

• Campbell, N. A. y Reece, J. B. (2007). Biología (7.ª ed.). Editorial Médica Panamericana.
• Curtis, H., Barnes, N. S., Schnek, A. y Massarini, A. (2008). Biología (7.ª ed.). Editorial Médica Panamericana.
• Colegio Nacional de Matemáticas. Guía práctica para el examen de ingreso a la universidad. Pearson Educación (temario de referencia).

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