Fermentação alcoólica e láctica

Você já se perguntou como leite e cevada se transformam em iogurte e cerveja? Os dois produtos passam por processos similares de fermentação. Entenda tudinho sobre os processos de fermentação alcoólica e láctica com a nossa aula!

A fermentação é um processo de obtenção de energia realizado por algumas células. Nele, os seres vivos quebram de maneira incompleta a glicose sem a ajuda de oxigênio. Como a quebra é parcial, a rentabilidade tanto na fermentação alcoólica quanto na láctica é baixa, e os subprodutos da fermentação ainda são bastante energéticos.

Apesar da baixa quantidade de energia produzida, esses processos são essenciais para a adaptação de determinados seres vivos a certos ambientes. Para os seres humanos, essa quebra parcial é bastante interessante, já que gera substâncias que gostamos de consumir, como o álcool. Para saber mais sobre fermentação alcoólica e láctica, acompanhe esta aula de Biologia para o Enem.

Quebra da Glicose e obtenção de energia

Para obter energia, os seres vivos quebram moléculas de substâncias energéticas, como os carboidratos. A energia liberada pela quebra dessas moléculas é transferida para as “moedas” energéticas das células: os ATPs.

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A maneira mais rentável de obter energia a partir da quebra da glicose é através da respiração celular. Neste processo, a glicose é quebrada com a ajuda do oxigênio e produz entre 36 e 38 ATPs. Porém, não é em todos os ambientes que há oxigênio disponível para isso acontecer.

Para sobreviverem em ambientes sem oxigênio, alguns seres vivos realizam processos metabólicos de quebra da glicose sem o uso desse gás. Os seres vivos que realizam esses processos são chamados de anaeróbios. Podemos classificar os seres vivos anaeróbios em dois grupos: os facultativos e os obrigatórios.

Anaeróbios obrigatórios: os seres aeróbios obrigatórios, também chamados de estritos, são aqueles que não toleram oxigênio. Nestes casos, o oxigênio é tóxico para os seres vivos. Um exemplo clássico de ser anaeróbio estrito é a bactéria causadora do tétano, a Clostridium tetani.

Anaeróbios facultativos: os seres anaeróbios facultativos são aqueles que podem ou não usar oxigênio em seus processos de obtenção de energia. Neste caso, quando há oxigênio, eles realizam respiração celular, que é bem mais rentável. Já quando não há disponibilidade do gás, eles fazem fermentação. Um exemplo de ser anaeróbio facultativo é o fungo que utilizamos como fermento de pão, o levedo Saccharomyces cerevisiae.

Fermentação

Na respiração celular, durante as etapas que vão ocorrendo para quebrar a glicose, acontece também a desidrogenação da molécula. Os hidrogênios retirados da molécula serão recebidos no fim da reação pelo gás oxigênio. Isso formará moléculas de água.

Mas, como você já sabe, na fermentação não há oxigênio para ser aceptor de elétrons e receber os hidrogênios. Sendo assim, o depósito de hidrogênios retirados da molécula de glicose é ela própria, ocorrendo um rearranjo dos átomos que formam diferentes substâncias.

Na fermentação, a quebra da glicose é incompleta. Neste processo, em geral, são produzidos apenas dois ATPs. Sendo assim, os subprodutos da fermentação ainda armazenam bastante energia. Os tipos de fermentação são classificados justamente pelo tipo de produto resultante desse processo.

Fermentação alcoólica e láctica

Nesta aula, estudaremos dois tipos de fermentação: a fermentação láctica e a fermentação alcoólica.

Fermentação láctica

A fermentação láctica ocorre em duas etapas: a glicólise e a fermentação.

Glicólise: Como o nome já diz, nesta etapa a glicólise é quebrada (glico: glicose, lise: quebra). Em um primeiro momento, a glicose vai ser fosforilada e quebrada, gerando duas moléculas de triose fosfato. Para que isso ocorra, a célula que está fazendo a fermentação gasta 2 ATPs. Pode parecer estranho que em um processo para obter energia a célula acabe gastando energia. Mas não se preocupe, isso é apenas um “investimento” que a célula realiza.

Após esse estágio, as moléculas de triose fosfato são convertidas em moléculas de piruvato, também chamadas de ácido pirúvico. Nesse processo, ocorre a formação de 4 ATPs. Sendo assim, como a célula gastou 2 ATPs para iniciar a glicólise, o saldo de energia desse processo é de 2 ATPs.

Fermentação: Para que ocorra a glicólise, são formadas duas moléculas de NADH2. Como não há oxigênio para receber o hidrogênio presente no NADH2, o hidrogênio será recolocado nas moléculas de piruvato. Assim, as moléculas de NADH2 podem voltar a ser NAD+ para entrarem em um novo processo de glicólise.

Dessa maneira, ao transferir o hidrogênio para as moléculas de piruvato, a reação irá formar ácido láctico. Para entender melhor, veja a imagem abaixo com o resumo dessa reação:

Fermentação alcoólica e láctica
Figura 1: Resumo da reação de fermentação alcoólica.

A fermentação láctica é realizada por microrganismos e também por alguns tecidos de pluricelulares.

Os lactobacilos são exemplos de microrganismos que realizam a fermentação láctica. Neste caso, eles quebram a lactose presente no leite em monossacarídeos através da ação de enzimas, como a lactase. Depois, iniciam o processo de fermentação. Industrialmente, aproveitamos esse processo para a produção de iogurtes, por exemplo. O sabor azedinho que você sente ao comer iogurtes vem justamente do ácido láctico produzido durante a fermentação.

Fermentação alcoólica e láctica
Figura 2: Colônias de lactobacilos (kefir) utilizados na produção de iogurtes caseiros. Vemos na imagem uma tigela de vidro com colônias dentro do leite e, em primeiro plano, uma colher de pau com algumas colônias.

Um exemplo de fermentação láctica que ocorre nos pluricelulares é o processo realizado por células musculares. Quando essas células estão realizando atividades intensas, como em um exercício extenuante, elas podem não receber oxigênio em quantidade suficiente.

Sendo assim, elas podem fazer fermentação láctica como processo emergencial, mantendo a célula funcionando mesmo com baixa oxigenação. O excesso de ácido láctico acumulado pode gerar dor e fadiga muscular. Posteriormente, o ácido láctico pode ser carregado pela corrente sanguínea até o fígado, onde ele será convertido em piruvato novamente. Em seguida, ele poderá ser convertido em glicose em um processo chamado de glicogênese.

Fermentação alcoólica

Assim como a fermentação láctica, a fermentação alcoólica ocorrerá em duas etapas: a glicólise e a fermentação. A diferença é que a segunda etapa irá formar moléculas de álcool e não de ácido láctico.

Neste tipo de fermentação, as duas moléculas de piruvato são descarboxiladas, liberando CO2. Isto produzirá um composto formado por dois carbonos chamado de acetaldeído. Neste caso, o acetaldeído é quem será o aceptor de elétrons das moléculas de NADH2 liberadas durante a glicólise. A partir da ação da enzima álcool desidrogenase, o acetaldeído será reduzido, formando álcool etílico. Veja o resumo da reação na imagem a seguir:

Fermentação alcoólica e láctica
Figura 3: Esquema resumindo a fermentação alcoólica.

Assim como na fermentação láctica, os produtos da fermentação alcoólica são aproveitados industrialmente. O fungo Saccharomyces cerevisiae é um microrganismo que realiza este tipo de fermentação e é largamente utilizado na indústria. O álcool produzido por este microrganismo é utilizado na produção de bebidas alcoólicas, como o vinho e a cerveja.

Fermentação alcoólica e láctica
Figura 4: Fotografia produzida com microscópio eletrônico de varredura. Podemos observar células de Saccharomyces cerevisiae.

Além da produção de álcool, o levedo também é utilizado como fermento de pão. Isso porque o gás carbônico liberado pela descarboxilação das moléculas de piruvato cria bolhas no interior das massas de pães fazendo com que elas “cresçam”.

Respiração anaeróbia

É muito comum que a fermentação seja confundida com o processo de respiração anaeróbia. Porém, são processos bastante diferentes. Enquanto na fermentação temos apenas duas fases (glicólise e fermentação), na respiração anaeróbia temos glicólise, ciclo de Krebs e cadeia respiratória (semelhante ao que ocorre na respiração celular aeróbia).

A diferença é que neste tipo de processo o aceptor final de elétrons não é o oxigênio, mas compostos inorgânicos retirados do ambiente, como nitratos e sulfatos.

A respiração anaeróbia é realizada por algumas bactérias que vivem em solos muito pobres em oxigênio. Apesar de quebrar a glicose mais do que na fermentação, ela ainda é menos rentável que a respiração celular aeróbia.

Agora que você já revisou tudo sobre a fermentação alcoólica e láctica, o que acha de assistir a esta aula do professor Gustavo?

Exercícios

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Sobre o(a) autor(a):

Juliana Evelyn dos Santos é bióloga formada pela Universidade Federal de Santa Catarina e cursa o Mestrado em Educação na mesma instituição. Ministra aulas de Ciências e Biologia em escolas da Grande Florianópolis desde 2007 e é coordenadora pedagógica do Blog do Enem e do Curso Enem Gratuito.

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