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| Louis Pasteur |
Em 1861
Pasteur demonstrou que a fermentação alcoólica pode ocorrer em um ambiente
anaeróbico, e por consequência, através deste processo as leveduras eram
capazes de produzir energia de glicose na ausência de oxigênio.
A
fermentação e a respiração mitocondrial são processos que ocorrem depois da
GLICÓLISE, pois necessitam do produto final desta via metabólica: o PIRUVATO
(ácido pirúvico).
Dessa
forma, o piruvato produzido na Glicólise
pode seguir três caminhos:
1. Em
condições aeróbicas o piruvato é completamente oxidado pela via do ciclo deKrebs (ciclo do ácido cítrico) produzindo CO2 e da cadeia respiratória,
produzindo H2O (etapa mitocondrial da respiração nos eucariontes).
2. Em
condições anaeróbicas o piruvato pode participar da fermentação homolática, cujo produto é o lactato.
3. Também
em condições anaeróbicas o piruvato pode participar da fermentação alcoólica produzindo CO2 e Etanol.
Na condição aeróbica o NADH age como composto dealta energia e transfere HIDROGÊNIOS para produção de ATP, enquanto em
condições anaeróbicas sua energia livre de oxidação é dissipada na forma de
calor.
A fermentação é realizada por leveduras (fungos) e bactérias.
Alguns exemplos de fermentação são: o azedamento de leite, o crescimento da
massa de pão, e a conversão de açúcares e amidos em álcool. Muitas substâncias
químicas industriais e vários antibióticos, usados em medicamentos modernos,
são produzidos através de fermentação sob condições controladas.
Em alguns casos a fermentação é usada para
modificar um material cuja modificação seria difícil ou muito cara se métodos
químicos convencionais fossem escolhidos.
As leveduras fermentativas vêm sendo exploradas pelo
homem há milhares de anos, na produção de cerveja, do vinho e na fermentação do
pão, embora, somente no século dezenove tenha sido reconhecida a natureza
biológica dos agentes responsáveis por estes processos.
O principal agente da fermentação alcoólica é uma levedura ascomicética denominada Saccharomyces cerevisae .
O principal agente da fermentação alcoólica é uma levedura ascomicética denominada Saccharomyces cerevisae .
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| Imagem de Saccharomyces cerevisae em microscópio eletrônico de varredura. |
O fermento
usado normalmente nas padarias é do tipo fresco, e é oriundo da espécie
Saccharomyces cerevisiae. No processo de panificação, sua função principal é a
de provocar a fermentação dos açúcares, produzindo CO2, que ao mesmo tempo é
responsável pela formação dos alvéolos internos e pelo crescimento da massa.
Industrialmente
o fermento é produzido a partir do melaço, usando-se culturas de leveduras adequadas
para sua reprodução.
A fermentação alcoólica se efetua segundo o esquema
indicado por Meyerhof em 1934. Junto com o álcool etílico e o gás carbônico,
metabólitos principais do processo fermentativo, se encontram sempre outros
componentes. Entre estes, tem uma importância destacada a formação de glicerina
a partir da qual se forma acetaldeído.
Na fermentação alcoólica, a formação de etanol
representa a principal característica das leveduras fermentadoras, mas são
possíveis também outras atividades bioquímicas, relacionadas com o processo de
fermentação; entre estas e em particular para algumas espécies, destaca a
relativamente notável formação de ácidos, já seja em condições de anaerobiose
como aerobiose.
As quantidades de álcool que se produzem estão relacionadas com a natureza de diversas espécies de levedura e estão influenciadas pelo pH, pela temperatura e pelas reações específicas.
As quantidades de álcool que se produzem estão relacionadas com a natureza de diversas espécies de levedura e estão influenciadas pelo pH, pela temperatura e pelas reações específicas.
Além da fermentação alcoólica se produzem em maior
ou menor medida outras fermentações por parte de certos microrganismos,
formando ácido lático, acético e butírico (Enq.UFSC, 2004).
Tipos de Fermentação
Na fermentação, a molécula que recebe os elétrons do NADH (ou FADH2) é um produto da mesma via metabólica que produziu o NADH (ou FADH2).
Por exemplo, nos músculos, durante exercício físico intenso, o NADH produzido na glicólise transfere os seus elétrons para o piruvato (uma molécula orgânica também produzida pela glicólise), dando origem ao lactato.
Há uma relação entre a redução do pH dos músculos e a formação do lactato. Segundo Robergs e colaboradores (2004), a acidose metabólica é causada pela crescente renovação não-mitocondrial do ATP decorrente da fermentação lática.
A fermentação homolática ocorre nos músculos, particularmente durante atividades físicas vigorosas, quando a demanda por ATP é alta e o suprimento de oxigênio é baixo. Nestes casos o ATP passa a ser gerado via glicólise anaeróbica, que o gera mais rapidamente.
Nestas condições, a enzima LACTATO DESIDROGENASE (LDH) catalisa a oxidação de NADH e a redução do piruvato produzindo NAD+ e lactato. Esta reação é reversível, assim o lactato pode seguir dois destinos:
1-Ser exportado da célula.
2- Ser novamente convertido a piruvato.
Boa parte do lactato produzido em células do músculo esquelético é transportada pelo sangue até o fígado, onde é usado para sintetizar glicose (pela via da gliconeogênese).
DOR MUSCULAR: a dor muscular está relacionada à produção de ácido lático no músculo, PORÉM, não é o acúmulo do ácido lático em si que cauda dor e fadiga muscular, mas o acúmulo de ácido gerado glicoliticamente, ou seja, se deve à mudança de pH, pois os músculos são capazes de manter a carga de trabalho com lactato se o pH for mantido constante – tamponamento.
Tipos de Fermentação
Na fermentação, a molécula que recebe os elétrons do NADH (ou FADH2) é um produto da mesma via metabólica que produziu o NADH (ou FADH2).
Por exemplo, nos músculos, durante exercício físico intenso, o NADH produzido na glicólise transfere os seus elétrons para o piruvato (uma molécula orgânica também produzida pela glicólise), dando origem ao lactato.
Há uma relação entre a redução do pH dos músculos e a formação do lactato. Segundo Robergs e colaboradores (2004), a acidose metabólica é causada pela crescente renovação não-mitocondrial do ATP decorrente da fermentação lática.
A fermentação homolática ocorre nos músculos, particularmente durante atividades físicas vigorosas, quando a demanda por ATP é alta e o suprimento de oxigênio é baixo. Nestes casos o ATP passa a ser gerado via glicólise anaeróbica, que o gera mais rapidamente.
Nestas condições, a enzima LACTATO DESIDROGENASE (LDH) catalisa a oxidação de NADH e a redução do piruvato produzindo NAD+ e lactato. Esta reação é reversível, assim o lactato pode seguir dois destinos:
1-Ser exportado da célula.
2- Ser novamente convertido a piruvato.
Boa parte do lactato produzido em células do músculo esquelético é transportada pelo sangue até o fígado, onde é usado para sintetizar glicose (pela via da gliconeogênese).
DOR MUSCULAR: a dor muscular está relacionada à produção de ácido lático no músculo, PORÉM, não é o acúmulo do ácido lático em si que cauda dor e fadiga muscular, mas o acúmulo de ácido gerado glicoliticamente, ou seja, se deve à mudança de pH, pois os músculos são capazes de manter a carga de trabalho com lactato se o pH for mantido constante – tamponamento.
Referências e links:
1- ROBERGS, R. A. ; GHIASVAND, F. ; PARKER, D. Biochemistry of exercise-induced metabolic acidosis. Am J Physiol
Regul Integr Comp Physiol, 2004.
Disponível em http://ajpregu.physiology.org/cgi/reprint/287/3/R502
2- SILVA, P. - A
lógica química da Fermentação e Respiração, Universidade Fernando Pessoa,
2002 disponível em http://www2.ufp.pt/~pedros/bq/respira.htm
3- TEJEDOR,
M.C. Degadación Del Piruvato Bioquímica – 2º Farmacia. Disponível em:
http://www2.uah.es/tejedor_bio/bioquimica_Farmacia/tema19.htm,
acesso em 26/08/2010.
4- UFSC. Panificação:
aspectos químicos. Trabalhos da Graduação, 2004. Disponível em http://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/trabalhos_grad2004/panificacao/aspectos_quimicos.htm
5-
VOET, Donald; VOET, Judith G.; PRATT, Charlotte W.. Fundamentos de bioquímica. 2ed Porto
Alegre: Artmed, 2008.
6-Ilustração de leveduras: Musée armand-frappier,
disponível em http://www.musee-afrappier.qc.ca/en/index.php?pageid=3411-html&image=3411_levures1
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