8.9: Fermentazione

La maggior parte degli organismi eucarioti richiedono ossigeno per sopravvivere e funzionare adeguatamente. Tali organismi producono grandi quantità di energia durante la respirazione aerobica metabolizzando il glucosio e l'ossigeno in anidride carbonica e acqua. Tuttavia, la maggior parte degli eucarioti può generare un po 'di energia in assenza di ossigeno dal metabolismo anaerobico.

La respirazione aerobica procede attraverso una serie di reazioni di riduzione dell'ossidazione che terminano quando l'ossigeno – l'accettatore di elettroni finale – viene ridotto all'acqua. In assenza di ossigeno, questa reazione non può procedere. Invece, le cellule rigenerano NADH prodotte durante la glicolisi utilizzando una molecola organica, come il piruvato, come l'accettatore finale di elettroni. Il processo di utilizzo di una molecola organica per rigenerare NAD^- da NADH è chiamato fermentazione.

Ci sono due tipi di fermentazione basata sui prodotti finali della reazione: 1) fermentazione dell'acido lattico e 2) fermentazione alcolica. Nei mammiferi, la fermentazione dell'acido lattico avviene nei globuli rossi che non possono respire esteticamente a causa della mancanza di mitocondri, così come nei muscoli scheletrici durante l'esercizio fisico faticoso. Si verifica anche in alcuni batteri, come quelli trovati nello yogurt. In questa reazione, pyruvate e NADH vengono convertiti in acido lattico e^NAD.

La fermentazione dell'alcol è un processo in due fasi. Nel primo passo, il piravato viene convertito in anidride carbonica e acetaldeide. Nella seconda fase, l'acetaldeide agisce come un accettore di elettroni e si riduce all'etanolo con la conversione concomitante di NADH in^NAD. Nel complesso, la fermentazione dell'alcool converte il piruvato e la NADH in etanolo, anidride carbonica e^NAD. I lieviti utilizzano la fermentazione alcolica per convertire gli zuccheri in anidride carbonica ed etanolo. Questo processo è sfruttato per produrre bevande alcoliche come birra e vino.

- [Istruttore] La fermentazione è un processo anaerobico

che utilizza lo zucchero senza l'ossigeno.

Per esempio, durante la fermentazione dell'acido lattico,

quando i muscoli sono privi di ossigeno, il glucosio

viene scomposto in due molecole piruviche durante

la glicolisi, producendo due ATP e riducendo due molecole

NAD in due NADH. Le NADH quindi reagiscono con l'acido

piruvico per formare l'acido lattico, senza rilascio

di anidride carbonica e senza produrre altro ATP.

Infatti, per produrre la stessa quantità

di ATP nella respirazione aerobica, le cellule

devono consumare una quantità maggiore di zucchero.

Dopo che il NADH viene ossidato, il NAD+ viene riutilizzato

per la glicolisi, dove l'ATP viene raccolto

dalla scomposizione del glucosio. Negli umani, quando

l'ossigeno è scarso, i muscoli delle cellule possono

produrre ATP durante sessioni di allenamento intenso.

L'acido lattico in eccesso prodotto

viene quindi trasportato al fegato dal sangue,

dove verrà riconvertito in acido piruvico.