Fermentacion

Cuando se habla de fermentación se dice que dicho proceso no implica gran importancia, sin embargo, la importancia de dicho proceso  para la respiración anaerobica requiere de muchos detalles como lo es el ácido pirúvico que puede tomar por una de varias vía. Dos son anaeróbicas (sin oxígeno) y se denomina fermentación alchológica alcohólica y fermentación láctica. (3)

El proceso trata que en la  ausencia de oxígeno, el ácido pirúvico puede seguir vías anaeróbicas (sin presencia de O₂ como aceptor). En donde el  ácido pirúvico puede convertirse en etanol (alcohol etílico) o en uno de varios ácidos orgánicos diferentes, de los cuales el ácido láctico es el más común. Los  producto de la reacción depende del tipo de célula. Cuando se daen los jugos azucarados de las uvas y de otras frutas cuando se extraen y se almacenan en condiciones anaeróbicas, las levaduras transforman el jugo de fruta en vino, convirtiendo la glucosa en etanol. Cuando el azúcar se agota, las levaduras dejan de funcionar; en este momento, la concentración de alcohol es entre 12% y 17% dependiendo de la variedad de uvas y de la estación en la cual fueron cosechadas(2).

En el primer paso de la glucólisis se desprende dióxido de carbono. En el segundo, se oxida el NADH y se reduce el acetaldehído. La mayor parte de la energía química de la glucosa permanece en el alcohol, que es el producto final de la secuencia. Sin embargo, regenerando NAD⁺, estos pasos permiten que la glucólisis continúe, con su pequeño, pero en algunos casos vitalmente necesario, rendimiento de ATP, por lo que es necesario mucho mas oxidaciones de acido pirúvico.

En terminos mas detallados podriamos decir que al usar una molécula orgánica producida durante el proceso metabólico como aceptor.

El termino fermentación, en su acepción escrita, se refiere a la obtención de energía en ausencia de oxígeno y generalmente lleva agregado el nombre del producto final de la reacción. (1)

Referencias:

(1) Dr. Jorge S. Raisman y Dra. Ana Maria Gonzalez, Fermentacion,en linea,fecha de consulta 22/07/2011,disponible en: http://www.biologia.edu.ar/metabolismo/met4.htm

(2) A. Lehninger, D, Nelson y M. Cox. "Principios de bioquímica". Editorial Omega, 2000.

(3)De Robertis, E.; Hib, J.; (1998) .Fundamentos de Biología Celular y Molecular. El Ateneo. Bs.As.

Publicado por: Steven Vargas Chaves

Fermentación alcohólica...

Fermentación alcohólica

La fermentación alcohólica se define en un compuesto de carbono el cual actua como aceptor de los electrones que se han generado en la producción de ATP durante la glucolisis.

El ácido láctico se forma a partir del ácido pirúvico, por acción de una variedad de microorganismos y también por algunas células animales cuando el O₂ es escaso o está ausente. (1)

Usos de la fermentación alcohólica  en la producción.

Fermentación alcohólica.  La realizan, sobre todo, levaduras del género Saccharomyces que tienen interés en la industria alimenticia por los productos residuales de su metabolismo: el CO₂ para esponjar la masa en la fabricación del pan; y el etanol para producir diferentes bebidas alcohólicas (vino, sidra, cerveza)(4).

La fermentación alcohólica en vinos se producen de difentes sustratos. Las materias primas pueden ser azucares simples como los que presenta el jugo de uva, o de alto peso molecular, como el almidón de los granos de cebada. Existen dos tipos de bebidas alcohólicas las que se obtienen directamente de la fermentación de los diferentes sustratos y las destiladas, producidas por destilación del producto de fermentación. (3)

La fermentación alcohólica es la base para la producción de vinos, sin embargo, su importancia no radica de la obtención de etanol a partir de los  azucares, sino que a partir del proceso fermentativo se van a formar gran variedad de productos secundarios.

Al iniciar la fermentación, las levaduras y las bacterias empiezan a multiplicarse, ya que inicialmente el caldo supone un medio adecuado, que poco a poco se va haciendo mas adecuado, debido  ala formación de alcohol, la disminución de azucares necesarios para su catabolismo y la reducción  de los nutrientes  para su anabolismo. Cuando  se ha separado el periodo inicial de adaptación, las poblaciones de levaduras y bacterias se incrementan rápidamente, pero estas ultimas pierden supervivencia al permanecer durante gran parte del proceso de fermentación en un estado de lactancia. (3)

Fermentación alcohólica

1. piruvato --------> acetaldehido + CO2
2. acetaldehido + NADH +H+ -------> etanol + NAD+           

                                                                 

Referencias

 

(1) A. Lehninger, D, Nelson y M. Cox. "Principios de bioquímica". Editorial Omega, 2000.

Helena Curtis - N. Sue Barnes. "Biología". Sexta edición en españo. 

(2) Dr. Jorge S. Raisman y Dra. Ana Maria Gonzalez, Fermentacion,en linea,fecha de consulta 22/07/2011,disponible en: http://www.biologia.edu.ar/metabolismo/met4.htm

(3)Autor desconocido,Fermentacion alcoholica,en linea, fecha de consulta 27/07/2011, disponible en: http://alezamora.galeon.com/aficiones1893571.html

(4)Autor desconocido,Fermentacion alcoholica,en linea,fecha de consulta 29/07/2011, disponible en:http://recursos.cnice.mec.es/biologia/bachillerato/segundo/biologia/ud04/02_04_04_02_035.html#

Publicado por: Steven Vargas Chaves

Fermentación láctica...

Fermentación láctica

piruvato + NADH + H+-------> ácido láctico + NAD+ .(2)

Este proceso seda en  muchas bacterias  lácticas, se da en algunos  protozoos y en el músculo esquelético humano. Es responsable de productos lacteos tales como  el yoghurt, quesos, cuajada, crema ácida, etc.  El ácido láctico posee excelentes propiedades conservantes de los alimentos.(2)

El proceso de fermentación láctica es la  reacción enzimática que produce ácido láctico anaeróbicamente a partir de ácido pirúvico en las células musculares.

En los musculos en excesiva actividad y con una respiración inadecuada, se produce fermentación, el NADH se oxida y el ácido pirúvico se reduce. Las moléculas de NAD⁺ producidas en esta reacción se reciclan en la secuencia glucolítica. Sin este reciclado, la glucólisis no puede seguir adelante. Esta acumulación de ácido láctico da como resultado dolor y fatiga muscular.(1)

Por ejemplo, se produce en las células musculares de los vertebrados durante ejercicios intensos, como en el caso de una carrera. Cuando corremos rápido, aumentamos la frecuencia respiratoria, incrementando de este modo el suministro de oxígeno, pero incluso este incremento puede no ser suficiente para satisfacer los requerimientos inmediatos de las células musculares. Sin embargo, las células pueden continuar trabajando y acumular lo que se conoce como deuda de oxígeno. La glucólisis continúa, utilizando la glucosa liberada por el glucógeno almacenado en el músculo, pero el ácido pirúvico resultante no entra en la vía aeróbica de la respiración sino que se convierte en ácido láctico que, a medida que se acumula, disminuye el pH del músculo y reduce la capacidad de las fibras musculares para contraerse, produciendo la sensación de fatiga muscular. (3)

El ácido láctico se difunde en la sangre y es llevado al hígado. Posteriormente, cuando el oxígeno es más abundante (como resultado de la inspiración y espiración profunda que siguen al ejercicio intenso) y se reduce la demanda de ATP, el ácido láctico se resintetiza en ácido pirúvico y nuevamente en glucosa o glucógeno.

 La función de la conversión de acido lactico a acido pirúvico es que se usa el NADH y regenera el NAD⁺, sin el cual la glucólisis no podría continuar. (1)

Proceso de fermentación

Referencias

(1) A. Lehninger, D, Nelson y M. Cox. "Principios de bioquímica". Editorial Omega, 2000.

Helena Curtis - N. Sue Barnes. "Biología". Sexta edición en españo.

(2) Dr. Jorge S. Raisman y Dra. Ana Maria Gonzalez, Fermentacion,en linea,fecha de consulta 22/07/2011,disponible en: http://www.biologia.edu.ar/metabolismo/met4.htm

(3) Shara Munera, Biologia celular, en linea, Fecha de consulta 4/08/2011, disponible en http://sharamunera92.blogspot.com/

Publicado por: Steven Vargas Chaves

Importancia de la fermentación en la industria...

Importancia de la fermentación en la industria

Clasificación  práctica que tiene en cuenta la forma de conducirse el proceso industrial:

                       

Cultivo a templa (batch)- Se colocan en el fermentador todos los componentes del medio de cultivo desde el inicio del proceso Ej: fermentación anaeróbica de Sacharomyces cerevisiae en la obtención de etanol.

Cultivo continuo- Se introduce al fermentador de forma continua el medio de cultivo en la cantidad justa para satisfacer la necesidad del cultivo y simultáneamente se extrae ese mismo volumen de medio fermentado. Ej: cultivo de Candida utilis para obtención de biomasa.

Cultivo con alimentación incrementada- Se realiza sin extracción de medio fermentado requiriendo cada vez mayor entrada de medio de cultivo por la acumulación de microorganismos en el fermentador hasta el final del proceso. Ej: fermentación aeróbica de Saccharomyces cerevisiae (cepa panadera).

La fermentación microbiana tiene un sin número de usos y aplicaciones en la industria hoy día. Mediante la fermentación microbiana se ha logrado la elaboración de diferentes productos como lo son: alimentos, vitaminas, bebidas alcohólicas, productos farmacéuticos, químicos, combustibles, enzimas, biomasa, proteínas, entre otros.

Estos se generan por medio de diferentes tipos de fermentación.

Fermentación láctica: este proceso se realiza en muchas bacterias, tambien protozoos y en el músculo esquelético humano. La fermentación láctica consiste en la producción de ácido a partir de la glucosa procedente de la lactosa de la leche. La lactosa, al fermentar, produce energía que es aprovechada por las bacteriasy el ácido láctico es eliminado. Las bacterias lácticas homofermentativas producen únicamente ácido láctico las heterofermentativas producen además etanol, diacetilo y CO2. Las bacterias intervienen en la fabricación del queso, yougurt, etc.

Fermentación alcohólica: Este proceso se realiza en las levaduras, las levaduras son microorganismos unicelulares que consiguen su energía por medio de la fermentación alcohólica, en la que rompen las moléculas de glucosa para obtener energía para así poder sobrevivir y producen alcohol como consecuencia de la fermentación. De la fermentación alcohólica se obtiene muchos productos como por ejemplo: vino, cerveza, alcohol, cigarrillos, chocolate, pan y otros.

Fermentación acética (vinagre).

Un ejemplo en la producción industrial farmacéutica es la  eritromicina, antibiótico producido por el actinomiceto Saccharopolyspora erythraea bajo fermentación aeróbica utilizando aceite de soya como fuente principal de carbono y acido propionico como precursor.

La fermentación microbiana también es un medio de producción de vitaminas. Entre el grupo de vitaminas generadas por este medio podemos encontrar las siguientes: acido ascórbico, riboflavinas, beta-caroteno, vitamina B12, acido fólico y la pro vitamina A. Las de mayor importancia a nivel industrial son: riboflavina, beta-caroteno y vitamina B12.

Con respecto a las bebidas alcohólicas en la elaboración de vinos también hace uso de esta técnica. El proceso mediante el cual es producido vino es el siguiente

•La elaboración del vino puede tener como materia prima cualquier fruta o vegetal con alto contenido de azúcares pero se asocia a los vinos de calidad con uvas.

•La fermentación de estas uvas es llevada a cabo por levaduras silvestres (presentes de forma natural en las uvas) o por lo general Saccharomyces cerevisiae.

•Luego de fermentado estas levaduras son separadas del vino por sedimentación.

•El vino se añeja.

En cuanto a combustibles:

El etanol es un compuesto químico obtenido a partir de la fermentación de los azúcares que puede utilizarse como combustible, bien solo, o bien mezclado en cantidades variadas con gasolina, y su uso se ha extendido principalmente para reemplazar el consumo de derivados del petróleo.

El combustible resultante de la mezcla de etanol y gasolina se conoce como gasohol o alconafta. Dos mezclas comunes son E10 y E85, con contenidos de etanol del 10% y 85%, respectivamente.

El etanol también se utiliza cada vez más como añadido para oxigenar la gasolina estándar, reemplazando al éter metil tert- butílico (MTBE). Este último es responsable de una considerable contaminación del suelo y del agua subterránea. También puede utilizarse como combustible en las celdas de combustible.

Para la producción de etanol en el mundo se utiliza mayormente como fuente biomasa. Este etanol es denominado, por su origen, bioetanol.

Conclusión de la importancia de la fermentación en la industria :

La  técnica de fermentación  es  de gran utilidad en la elaboración de muchos de los productos de nuestro diario vivir.

Conclusión de la importancia de la fermentación en la industria :

La  técnica de fermentación  es  de gran utilidad en la elaboración de muchos de los productos de nuestro diario vivir.

En general la fermentación de esas ciertas sustancias nos puede llevar a una gran variedad de alimentos fermentados como lo son el Yogur, el kéfir, el requesón, la salsa de soja fermentada, col y otras verduras fermentadas. Por supuesto también, a través de la fermentación obtendremos una gama de bebidas alcohólicas de distinto tipo y para distintos gustos.

Técnica de conservación de alimentos barata y fácil, y muy adecuada donde otros métodos son inaccesibles o no existen, como las conservas y la congelación.

La fermentación mejora el contenido nutritivo de los alimentos por la biosíntesis de las vitaminas, los aminoácidos esenciales y las proteínas, al volver más digeribles las proteínas y las fibras, proporcionar más micronutrientes y degradar los factores anti nutritivos.

La producción de alimentos fermentados también es importante para sumar valor a las materias primas agrícolas, y así proporciona ingresos y crear empleos.

Los lactobacillus, son bacterias que utilizan la fermentación láctica para obtener energía; estos organismos transforman la lactosa de la leche en glucosa y posteriormente en ácido láctico. Este proceso tiene importancia industrial ya que se utiliza en la fabricación de yogurt.

La cerveza es el resultado de fermentar granos de cebada u otros cereales germinados en agua, en presencia de levadura.

El amasake, endulzante producto de la fermentación del arroz

Es un dulce nutritivo, lo que hace ser una buena alternativa natural para los postres procesados y azucarados. Este endulzante natural, resulta de la fermentación del arroz por el koji. Es de consistencia cremosa, puede tomarse sólo o usarse para endulzar y dar sabor a multitud de postres, como también, para darle un toque distinto a las sopas y aliños, o para endulzar panes, galletas, tortas, batidos, etc. Suele tomarse como bebida, fría o caliente.

Referencias:

(1)  http://edicion-micro.usal.es/Web/SEFIN/MI/tema18MI.html

(2)http://www.porquebiotecnologia.com.ar/educacion/cuaderno/ec_53.asp?cuaderno=53#arriba#arriba
 

(3) http://www.javierhuertas.com/PTMA-04-01.html

(4) http://microindustrialfermentacion.espacioblog.com/  


Publicado por: Luis Carlos Castro

Activides y ejercicios en línea

Proceso de Investigación para el estudiante

“Este proceso de investigación puede ser realizado por el estudiante para poder entender aún mas el tema”

1.      ¿Porqué se puede afirmar que la mitocondria es el centro de poder de la célula?

2.      ¿Cómo algunos microorganismos pueden subsistir con la energía que se produce a través del proceso de fermentación?

3.      ¿Cómo es el proceso industrial que se lleva a cabo en la producción de queso y de cerveza?

4.      ¿Cuál es la función específica del oxígeno en una célula? ¿Qué sucede cuando las células son privadas de oxígeno?

5.      El exceso de ácido láctico en los músculos ocasiona fatiga y dolor muscular. ¿Por qué la conversión de ácido láctico en ácido pirúvico, pueden darse en el hígado y no en los músculos?

6.      La célula de levadura, ¿metaboliza con más eficacia en presencia de oxígeno o en su ausencia? Explique.

7.      ¿Qué condiciones son esenciales para que ocurra el proceso de la fermentación?

8.      Dibuje la estructura de una mitocondria. Describa dónde tienen lugar las distintas etapas de la degradación de la glucosa en relación con la estructura mitocondrial. ¿Qué moléculas y iones cruzan las membranas mitocondriales?

9.      ¿Cuáles organismos son más eficientes en términos de obtener energía, los aeróbicos o los anaeróbicos? Explique

10.  ¿Qué factores pueden reducir el rendimiento del ATP en los procesos de la respiración celular?

11.  ¿Por qué el proceso anaeróbico no cuenta como un tipo de respiración?

Ejercicios de autoevaluación

1.      Durante el proceso de respiración se produce:

A) acumulación de sustancias alimenticias

B) oxígeno y dióxido de carbono

C) absorción de energía

D) liberación de energía

2.      Lea cuidadosamente el siguiente texto:

(encerrado en un cuadro)

“Secuencia cíclica de las reacciones enzimáticas que convierten el ácido pirúvico en dióxido de carbono y agua, y que ocurre en presencia de oxígeno”

¿A que fase del proceso respiratorio se refiere el texto anterior?

A) Glucólisis

B) Reacciones Intermedias

C) Fermentación

D) Ciclo de Krebs

3.      Lea el siguiente párrafo:

“Sergio entrena para el partido mas importante del campeonato. Durante uno de sus entrenamientos Sergio sufrió un fuerte dolos en su pierna derecha. Su entrenador manifestó que se trataba de un arratonamiento”

El dolor sentido por Sergio hace referencia al proceso denominado

A) fermentación alcohólica

B) fermentación láctica

C) respiración celular

D) ciclo de Krebs

4.      ¿Cuáles de los siguientes productos corresponden al proceso de respiración celular?

A) Glucosa, agua y dióxido de carbono

B) Energía, agua y dióxido de carbono

C) Oxígeno, agua y energía

D) Oxígeno y glucosa

5.      De las siguientes afirmaciones:

(en recuadro)

I.                    Libera gran cantidad de energía en forma de ATP

II.                  Se forman dos moléculas de ácido pirúvico

III.                Se lleva a cabo en ausencia de oxígeno

IV.                Se produce en las mitocondrias

¿Cuáles describen mejor el ciclo de Krebs?

A) II y III

B) I y IV

C) III y IV

D) II y IV

6.      ¿Qué nombre recibe el proceso en el cual las células liberan la energía presente en los carbohidratos, lípidos y proteínas, utilizando oxígeno y produciendo dióxido de carbono y agua?

A) respiración celular

B) síntesis clorofílica

C) fermentación

D) metabolismo

7.      Lea detenidamente las siguientes frases:

(recuadro)

-          La glucosa se convierte en alcohol etílico

-          Se da en ausencia de oxígeno

-          Se produce dióxido de carbono y ATP

¿A qué proceso hace referencia?

A) reproducción

B) fermentación

C) fotosíntesis

D) glucólisis

8.      Lea la siguiente expresión:

(recuadro)

“las reacciones anaeróbicas se producen en el citoplasma y las aeróbicas en la mitocondria”

El contenido del recuadro anterior hace referencia al proceso denominado:

A) fermentación láctica

B) respiración celular

C) fotosíntesis

D) glucólisis

9.      Si se descomponen dos moléculas de glucosa. ¿Cuál es la ganancia neta de ATP al final de la respiración celular?

A) 76

B) 38

C) 120

D) 114

10.  El ácido pirúvico, es utilizado según la célula para:

A) la fermentación alcohólica

B) la fermentación láctica

C) el ciclo de Krebs

D) todas las anteriores

11.  La ganancia neta de energía durante la fermentación láctica equivale a:

A) 2ATP

B) 6ATP

C) 4ATP

D) 36 ATP

12.  El yogurt, el queso y la leche agria son productos del proceso respiratorio denominado:

A) fermentación alcohólica

B) fermentación láctica

C) ciclo de Krebs

D) glucolisis

13.  Lea cuidadosamente el siguiente texto:

(recuadro)

“Este proceso ocurre paralelamente al ciclo de Krebs, consiste en una serie de reacciones de oxi-reducción con los electrones provenientes de la degradación de la glucosa, los cuales son llevados por NADH2 al sistema de citocromos, donde al final los toma el oxígeno para formar agua”

¿A cual proceso de la respiración celular corresponde?

A) cadena transportadora de electrones

B) Ciclo de Krebs

C) Fermentación alcholica

D) Glucolisis

14.  Analice las siguientes afirmaciones referentes a los procesos de respiración aeróbica y anaeróbica:

(recuadro)

I.                    Ocurre en el músculo

II.                  De mayor rendimiento energético

III.                Degrada parcialmente la molécula de glucosa

IV.                Sus productos son dióxido de carbono y agua

¿Cuáles corresponden a la respiración aeróbica?

A) III y IV

B) I y II

C) II y IV

D) I y III

15.  ¿Cuál de las siguientes afirmaciones se refiere a la importancia del proceso de respiración celular?

A) Se realiza en presencia del oxígeno molecular en las mitocondrias

B) Genera y produce la energía necesaria para que los seres vivos realicen sus funcione vitales

C) Descompone la molécula de glucosa en dos moléculas de ácido pirúvico

D) Cada molécula de glucosa requiere sus moléculas de oxígeno y agua para degradarse en el citoplasma y en la mitocondria de las células.

16.   Las siguientes proposiciones se refieren a diversos procesos biológicos:

(recuadro)

I.                    Como producto de este proceso, se liberan 2 ATP de energía

II.                  Se lleva a cabo tanto en el citoplasma como en la mitocondria

III.                Se descompone la glucosa en presencia de oxígeno

IV.                El etanol se constituye en uno de sus productos

¿Cuáles de ellas se refieren al proceso denominado respiración aeróbica? 

A) II y IV

B) I y IV

C) II y III

D) I y III

(recuadro:) Respuestas a la autoevaluación

1D, 2D, 3B, 4B, 5B, 6A, 7B, 8B, 9A, 10C, 11A, 12B, 13A, 14C, 15B, 16C