Concetti Chiave
- La fermentazione avviene in assenza di ossigeno e permette a organismi come lieviti e cellule muscolari di generare energia, anche se in quantità molto inferiore rispetto alla respirazione cellulare.
- La fermentazione lattica produce acido lattico nelle cellule muscolari durante sforzi intensi, il quale può causare crampi se non smaltito correttamente.
- La fermentazione alcolica, svolta da lieviti e funghi, genera etanolo e anidride carbonica ed è fondamentale nella produzione di bevande alcoliche e nella lievitazione del pane.
- La produzione di ATP durante glicolisi e fermentazione è limitata a 2-3 ATP, evidenziando la minor resa energetica rispetto alla respirazione cellulare.
- Durante la fermentazione alcolica, il piruvato viene convertito in etanolo e CO₂ attraverso due fasi distinte, contribuendo alla produzione di alcol e alla lievitazione degli impasti.
La Fermentazione segue la Glicolisi nei casi in cui ci sia mancanza di ossigeno e dunque in condizioni anaerobiche. Nella maggior parte dei casi le cellule eucariote svolgono la respirazione cellulare, ma organismi come i lieviti ad esempio propendono per la fermentazione. Anche le cellule del tessuto muscolare umano svolgono prevalentemente la Respirazione Cellulare perché essa produce una quantità di ATP molto maggiore di quella della Fermentazione. Essa infatti tende ad ossidare il NADH prodotto dalla Glicolisi in NAD⁺ con un guadagno energetico in termini di ATP praticamente nullo. Analizzeremo in particolare due tipologie di Fermentazione: Fermentazione Lattica e la Fermentazione Alcolica.
La produzione energetica di Glicolisi e Fermentazione si aggira in generale intorno alle 2 o al massimo 3 ATP e dunque una resa molto inferiore a quella della Respirazione Cellulare. Esistono poi anche microrganismi in grado di metabolizzare il Piruvato in altre vie o addirittura metabolizzare con la fermentazione ad esempio amminoacidi. Il fatto di poter vivere in condizione anaerobiche però rende lo sviluppo di questi organismi un processo molto lento.
Fermentazione lattica: Avviene in molti procarioti ma ad esempio anche nelle cellule muscolari umane: infatti quando la circolazione sanguigna non fornisce abbastanza ossigenzo in occasione di sforzo prolungato o intenso le cellule che si trovano in condizione anaerobiche attivano la fermentazione lattica. Questo processo porta alla formazione di Acido Lattico che viene sciolto nel sangue e trasportato nel fegato dove viene riconvertito in piruvato. Nei casi in cui però questo smaltimento non avvenga completamente, l'acido viene rilasciato nelle fibre muscolari dove ionizza in H⁺ e abbassa la produzione energetica delle cellule portando ad esempio ai crampi. Questa tipologia di fermentazione viene anche attuata da alcuni procarioti responsabili della produzione di formaggi e yogurt. Essi infatti convertono lo zucchero lattosio del latte in Acido Lattico che permette di conservare i principi nutritivi del latte nel prodotto finale. La produzione di Acido Lattico avviene secondo questo processo:
2C₃H₄O₃ + 2NADH + 2H⁺ → 2C₃H₂O₂ + 2NAD⁺
Fermentazione alcolica: Svolta da lieviti e funghi e da alcune cellule vegetali necessita di due enzimi per avvenire ed ha come scopo la produzione di Etanolo e Anidride Carbonica. Questo processo è usato nella produzione di bevande alcoliche nelle quali dallo zucchero dell'uva nel caso del vino o dell'orzo nel caso della birra, si giunge dopo una serie di processi alla produzione di etanolo e anidride carbonica.
Questo tipo di Fermentazione però è anche utilizzato molto nella lievitazione del pane dove le bollicine gonfiano la pasta che aumenta le sue dimensioni e l'alcol etilico viene successivamente eliminato durante la cottura. Nella lievitazione grande importanza ha inoltre il glutine, una proteina elastica che forma le minuscole cavità in cui l'anidride carbonica è contenuta. La Fermentazione Alcolica prevede i seguenti passaggi:
PRIMA FASE: 2C₃H₄O₃ + 2NADH + 2H⁺ → 2C₂H₄O + 2CO₂
SECONDA FASE: 2C₂H₄O + 2NADH + 2H⁺ → 2C₂H₆O + 2NAD⁺
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo della fermentazione in assenza di ossigeno?
- Come avviene la fermentazione lattica nelle cellule muscolari umane?
- Qual è la differenza tra fermentazione lattica e fermentazione alcolica?
- Qual è l'importanza del glutine nella fermentazione alcolica?
La fermentazione si attiva in condizioni anaerobiche, quando manca l'ossigeno, e permette a organismi come i lieviti e le cellule muscolari umane di produrre energia, sebbene in quantità molto inferiore rispetto alla respirazione cellulare.
Durante sforzi intensi, quando l'ossigeno è insufficiente, le cellule muscolari attivano la fermentazione lattica, producendo acido lattico che può causare crampi se non smaltito correttamente.
La fermentazione lattica produce acido lattico e avviene in cellule muscolari e alcuni procarioti, mentre la fermentazione alcolica, svolta da lieviti e funghi, produce etanolo e anidride carbonica, utilizzata nella produzione di bevande alcoliche e nella lievitazione del pane.
Il glutine è fondamentale nella lievitazione del pane poiché forma cavità che intrappolano l'anidride carbonica prodotta durante la fermentazione, contribuendo all'aumento delle dimensioni dell'impasto.
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