Respiración
Fermentación láctica (queso,cuajada, yoghurt)
En este tipo de fermentación se forma ácido láctico a partir del ácido pirúvico procedente de la glucólisis. Así se regenera el NAD+, necesario para proseguir la glucólisis. En la glucólisis, la glucosa se oxida a dos moléculas de ácido pirúvico, generándose NADH. Después, el ácido pirúvico acepta los electrones del NADH, reduciéndose a ácido láctico. El rendimiento energético es de 2 moléculas de ATP, obtenidas por fosforilación a nivel de sustrato. Entre las bacterias que realizan fermentación láctica, cabe destacar los lactobacilos (Lactobacillus) y los Streptococcus, que se localizan en la leche y en el intestino. El queso, yogur, kéfir, son algunos de los productos que se obtienen por este tipo de fermentación. Esta fermentación también se puede usar para la conservación de ciertos productos vegetales o cárnicos como algunos embutidos. En células musculares, durante ejercicios intensos en los que no hay suficiente oxígeno para oxidar la glucosa por vía aerobia, el ácido pirúvico se reduce a ácido láctico. Después el ácido láctico se transforma nuevamente en glucosa (gluconeogénesis). En la fermentación láctica, las células degradan anaeróbicamente a la glucosa, obteniendo dos moléculas de ácido láctico y sólo 2 ATP. Ésta es muy poca energía si se compara con la que se hubiera obtenido con la respiración aerobia, donde se produce la oxidación total de los seis carbonos de la glucosa a 6 CO2.
Respiración anaerobia
Es la respiración celular que no requiere oxigeno para llevarse a cabo. Usa otra sustancia oxidante como el sulfato o nitrato. Se genera menos energía en este metabolismo que en la respiración aerobia convencional.
Proceso anaeróbico
Es un proceso biológico de oxido-reducción (redox) de monosacáridos (azucares simples) y otros compuestos en el que el aceptor terminal de electrones ( último compuesto que recibe o acepta un electrón durante la transferencia de electrones) es una molécula inorgánica diferente al oxígeno, y es raramente una molécula inorgánica cadena transportadora de electrones (produce ATP) parecida a la de la mitocondria en la respiración aeróbica. Todos los posibles aceptores en la respiración anaeróbica tienen un potencial de reducción menor que el O2 partiendo de los mismos sustratos (glucosa, aminoácidos, triglicéridos), se genera menos energía en este metabolismo que en la respiración aerobia convencional.
Ciclo de Kebs
Es una ruta metabólica cíclica que se lleva a cabo en la matriz mitocondrial y en la cual se realiza la oxidación de los dos acetilos transportados por el acetil coenzima A, provenientes del piruvato, hasta producir dos moléculas de CO2, liberando energía en forma utilizable, es decir poder reductor (NADH, FADH2) y GTP. Para cada glucosa se producen dos vueltas completas del ciclo de Krebs, dado que se habían producido dos moléculas de acetil coenzima A en el paso anterior; por tanto se ganan 2 GTPs y se liberan 4 moléculas de CO2. Estas cuatro moléculas, sumadas a las dos de la descarboxilación oxidativa del piruvato, hacen un total de seis, que es el número de moléculas de CO2 que se producen en respiración aeróbica (ver ecuación general).
Respiración aeróbica (en el aire)
Esta respiración es un tipo de metabolismo energético en el que los seres vivos extraen energía de moléculas orgánicas, como la glucosa, por un proceso complejo en el que el carbono es oxidado y en el que el oxígeno procedente del aire es el oxidante empleado. En otras variantes de la respiración, muy raras, el oxidante es distinto del oxígeno (respiración anaeróbica). La respiración aeróbica es el proceso responsable de que la mayoría de los seres vivos, los llamados por ello aerobios, requieran oxígeno. La respiración aeróbica es propia de los organismos eucariontes en general y de algunos tipos de bacterias. El oxígeno que, como cualquier gas, atraviesa sin obstáculos las membranas biológicas, atraviesa primero la membrana plasmática y luego las membranas mitocondriales, siendo en la matriz de la mitocondria donde se une a electrones y protones (que sumados constituyen átomos de hidrógeno) formando agua. En esa oxidación final, que es compleja, y en procesos anteriores se obtiene la energía necesaria para la fosforilación del ATP. En presencia de oxígeno, el ácido pirúvico, obtenido durante la fase primera anaerobia o glucólisis, es oxidado para proporcionar energía, dióxido de carbono y agua. A esta serie de reacciones se le conoce con el nombre de respiración aeróbica. La reacción química global de la respiración es la siguiente: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38 energía (ATP)
Fermentación alcohólica (pan,cerveza,vino)
Este tipo de fermentación es un proceso catabólico (productor de energia) de fermentación, en ausencia de oxígeno, originado por la actividad de algunos microorganismos que procesan la glucosa para obtener como productos finales: un alcohol en forma de etanol (cuya fórmula química es CH3-CH2-OH), dióxido de carbono (CO2) en forma de gas y moléculas de adenosín trifosfato (ATP) que consumen los propios microorganismos en su metabolismo celular energético anaeróbico. El etanol resultante se emplea en la elaboración de algunas bebidas alcohólicas, tales como el vino, la cerveza, la sidra, el cava, etc. Algunas levaduras del género Saccharomyces (levaduras de la cerveza) son capaces de transformar el ácido pirúvico en etanol y dióxido de carbono, oxidándose el NADH. Todas las fermentaciones se llevan a cabo en el citosol. En la fermentación alcohólica, el sustrato que se oxida es la glucosa que ha entrado en la glucólisis, donde se ha formado piruvato, NADH y ATP. El piruvato, después de una descarboxilación (con lo que se desprende CO2) y una reducción (en la que se reoxida el NADH a NAD), se transforma en etanol. La producción de etanol se realiza gracias a la enzima piruvato descarboxilasa, en células vegetales, hongos y bacterias. La fermentación alcohólica o etílica consiste en la degradación anaerobia de glucosa a etanol, originándose CO2 como subproducto. La glucosa se oxida a ácido pirúvico, generando NADH. Posteriormente suceden dos procesos: Descarboxilación del ácido pirúvico, que origina acetaldehído y se libera CO2. Reducción del acetaldehído a etanol, gracias al enzima alcohol-deshidrogenasa, y consumiendo los NADH producidos en la glucolisis. El rendimiento energético es de 2 ATP, igual que en la fermentación láctica. La fermentación alcohólica la realizan las levaduras principalmente, destacando la Saccharomyces cerevisiae, que interviene en la producción de vino, cerveza y otras en la fabricación del pan. Lógicamente el pan no contiene alcohol, ya que el CO2 y el etanol se eliminan con la cocción. Las levaduras son organismos aerobios facultativos en los que se produce el efecto Pasteur. Si existe O2 se inhibe la fermentación y degradan el pirúvico totalmente hasta CO2 y agua, aumentando la energía obtenida hasta los 36 ATP por mol, frente a los 2 ATP obtenidos en la fermentación.
