Fermentação

A célula viva é um complexo microlaboratório onde ocorrem, a cada minuto, milhares de reações químicas catalisadas por enzimas. Os passos metabólicos fundamentais são relativamente poucos e idênticos na maioria das formas de vida. Essas reações são essenciais para que o organismo obtenha energia, cresça e regenere as partes que se desgastam. O conjunto de todas essas atividades de transformação química de um organismo constitui o metabolismo (do grego metabole, transformar).

O metabolismo cumpre funções importantes:

  • obtenção de energia, a partir da degradação de alimentos retirados do meio (respiração celular ou fermentação) ou a partir da absorção de energia luminosa (fotossíntese).
  • transformação dos alimentos (digestão) em precursores das macromoléculas celulares - metabolismo intermediário.
  • ligação desses precursores (anabolismo), para a formação de suas próprias proteínas, ácidos nucleicos, lipídios, polissacarídeos e outros componentes celulares.
  • produção e degradação de moléculas exigidas em funções celulares específicas.

O metabolismo energético das células vivas consiste em degradar moléculas de alimento em reações exotérmicas (catabolismo). Essas reações liberam energia porque, quando a glicose reage com O2, formando CO2 e H2O, várias ligações são rompidas e outras são formadas. A energia consumida para que as ligações da glicose e do oxigênio sejam rompidas é menor do que a liberada quando os átomos se reassociam para formar os produtos (gás carbônico e água). Assim, a combustão da glicose é uma reação exotérmica, isto é, libera energia.

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + Energia

A energia liberada na reação deverá ser aproveitada, antes que se perca na forma de calor, por meio de sua transferência para “moléculas armazenadoras”, capazes de transferi-la, mais tarde, para qualquer processo celular que dela necessite.

A principal substância armazenadora da energia liberada pelas degradações de moléculas de alimento é o composto denominado trifosfato de adenosina (ATP). Essa substância é um nucleotídeo constituído por uma base nitrogenada, a adenina, por um açúcar, a ribose, e por três moléculas de ácido fosfórico (H3PO4), que simbolizaremos por P.

A adenina, ao se unir com a ribose, forma a adenosina. A ligação de um ácido fosfórico à adenosina forma a adenosina monofosfato (AMP); a ligação de mais um ácido fosfórico a esse primeiro forma a adenosina difosfato (ADP) e a ligação de um terceiro ácido fosfórico formará a adenosina trifosfato, o ATP.

Praticamente todas as reações celulares endotérmicas obtêm energia a partir do ATP que se forma durante as reações exotérmicas de degradação dos alimentos. O metabolismo energético consiste, em última análise, num conjunto de reações exotérmicas e endotérmicas acopladas e interligadas pelo ATP.

A célula viva realiza constantemente trabalho. A energia para esse trabalho sempre provém de moléculas de ATP que se transformam em ADP + P.

Por sua vez, o ADP, constantemente se “recarrega” em ATP, utilizando a energia liberada por respiração ou pela fermentação.

 

Contrariamente à respiração, a fermentação independe do oxigênio. Nos dois processos, o combustível utilizado é a glicose (6C). Algumas das moléculas residuais produzidas na fermentação são maiores (2C = álcool etílico -> C2H5OH) do que os resíduos da respiração (1C = CO2).

Na fermentação alcoólica, boa parte da energia química da glicose continua armazenada no álcool (é, aliás, por esse motivo que o álcool é um bom combustível!). No entanto, para a célula que fermenta, o álcool representa um resíduo final, portanto, não aproveitável. Pelo fato de grande parte da energia da glicose não ter sido liberada na fermentação, percebe-se que a respiração libera mais energia do que o processo fermentativo.

Fermentação alcoólica:

C6H12O6 2 C2H5OH + 6 CO2 + Energia (2 ATP)

Respiração aeróbica:

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + Energia (38 ATP)

Fermentação – o processo menos eficiente

A fermentação é a degradação parcial da glicose, na ausência de oxigênio. Nas temperaturas convenientes à manutenção da vida, a glicose é uma molécula que reage com dificuldade. Cada uma das etapas da fermentação é “facilitada” por uma enzima específica; por outro lado, para a glicose começar a reagir, uma certa quantidade de energia de ativação é fornecida por moléculas de ATP.

O esquema mostra, de forma simplificada, as etapas da fermentação lática, fermentação alcoólica e fermentação acética.

Na realidade, as etapas dos processos fermentativos são as mesmas, até chegar ao ácido pirúvico. A partir deste ponto, e dependendo do organismo que fermenta, formam-se como produtos finais ácido acético e CO2 (fermentação acética), álcool etílico e CO2 (fermentação alcoólica) ou ácido lático (fermentação lática).

Fermentação alcoólica

Este processo pode ser realizado por tecidos de vegetais superiores, por alguns fungos (leveduras) e por algumas espécies de bactérias.

Um organismo fermentador muito utilizado pelo homem é o Saccharomyces cerevisiae (lêvedo de cerveja), que em condições anaeróbicas permite a fabricação de bebidas fermentadas, como vinhos e cervejas. No Brasil, a fermentação do caldo de cana e sua posterior destilação produz aguardentes e álcool etílico, este para uso industrial, farmacêutico e combustível. O álcool etílico é um importante produto final, na produção industrial de bebidas alcoólicas: cerveja, vinho, uísque, rum e gim:

Outra aplicação importante do Saccharomyces, para o homem, se relaciona com a fabricação do pão. Na massa de pão, a farinha é misturada ao fermento "Fleishmann" (contém uma variedade de Saccharomyces) e deixada por algum tempo em ambiente aquecido. O amido acaba sendo transformado em álcool e CO2, ocorrendo no processo "recarregamento" dos ATP das células do fermento (levedura). O CO2 faz "crescer" a massa de pão, formando dentro dela um grande número de alvéolos (câmaras), que se mantém após o cozimento.

Sumário

- Fermentação
i. Fermentação alcoólica
ii. Fermentação lática
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