A produção de energia a partir de compostos orgânicos, como a glicose, por oxidação usando compostos químicos (geralmente orgânicos) de dentro de uma célula como "aceptores de elétrons" é chamada de fermentação. Esta é uma alternativa à respiração celular, na qual elétrons de glicose e outros compostos sendo oxidados são transferidos para um aceitador trazido de fora da célula, tipicamente oxigênio.

Fermentação vs. Respiração Celular

fermentação pode ocorrer sob condições anaeróbicas (falta de oxigênio), pode acontecer quando o oxigênio é abundante também. A levedura, por exemplo, prefere a fermentação à respiração celular se houver quantidade suficiente de glicose para apoiar o processo, mesmo se houver bastante oxigênio disponível.

Glicólise: a quebra do açúcar antes da fermentação

açúcar rico em energia - glicose em particular - entra em uma célula, é quebrada em um processo chamado glicólise. A glicólise é um pré-requisito para a respiração celular e fermentação. É um caminho comum para a quebra do açúcar, o que pode levar a qualquer processo.

Glicólis não requer oxigênio

A glicólise é um processo bioquímico antigo, tendo surgido muito cedo na história evolutiva. As principais reações para a glicólise foram "inventadas" por microorganismos muito antes da fotossíntese, que surgiu cerca de 3,5 bilhões de anos atrás, mas que levaria cerca de 1,5 bilhão de anos para encher os mares e a atmosfera com qualquer quantidade apreciável de oxigênio. Assim, mesmo eucariontes complexos (o "domínio" biológico que inclui os reinos animal, vegetal, fúngico e protista) são capazes de produzir energia sem oxigênio. Em levedura, que pertence ao reino dos fungos, os produtos químicos da glicólise são fermentados para produzir energia para a célula.

De glicólise para fermentação

No final da glicólise, o seis-carbono estrutura de glicose é dividida em duas moléculas do composto de três carbonos "piruvato". Também é produzido o NADH químico, de um químico mais "oxidado" chamado NAD +. Em levedura, o piruvato sofre "redução", o ganho de elétrons, que são então transferidos do NADH produzido anteriormente na glicólise para produzir acetaldeído e dióxido de carbono. O acetaldeído é então reduzido ainda mais ao álcool etílico, o produto final da fermentação. Em animais, incluindo humanos, o piruvato pode ser fermentado quando a disponibilidade de oxigênio é baixa. Isto é especialmente verdadeiro nas células musculares. Quando isso acontece, embora pequenas quantidades de álcool sejam produzidas, a maior parte do piruvato da glicólise é reduzida não ao álcool, mas ao ácido láctico. Enquanto o ácido lático pode deixar as células animais e ser usado para produzir energia no coração, ele pode se acumular nos músculos, causando dor e diminuição do desempenho atlético.

ATP e Produção de Energia Via Fermentação

O portador de energia universal nas células é uma substância química conhecida como ATP. Se utilizar oxigênio, as células podem produzir ATP através da glicólise, seguida pela respiração celular - de tal forma que uma molécula de açúcar glicose produz 36-38 moléculas de ATP, dependendo do tipo de célula. Dessas 36-38 moléculas de ATP, apenas duas são produzidas durante a fase da glicólise. Assim, se utilizar a fermentação como alternativa à respiração celular, as células produzem muito menos energia do que com a respiração.