La fermentación es la manera de sacar un poco de energía de un azúcar sin usar oxígeno. La célula parte el azúcar, se queda con una ganancia pequeña y expulsa el resto convertido en un ácido o en alcohol.
Fermentar es partir un azúcar sin oxígeno, quedarse con la poca energía que deja el corte y expulsar lo que sobra para poder repetir la operación.
Esquema · ciclo
La célula saca energía de un azúcar, la glucosa, y empieza por partirla en dos mitades. Ese primer tramo no necesita oxígeno y se llama glucólisis. Cada una de las mitades que quedan recibe el nombre de piruvato.
El corte deja una ganancia pequeña de energía. La célula la guarda en su moneda de energía, el ATP, que gasta cada vez que tiene que hacer algo. Por cada glucosa partida se lleva 2 ATP.
El corte tiene una condición. Al partir la glucosa, la célula carga un transportador, el NADH, y tiene que descargarlo para poder partir la siguiente. Si no lo descarga, la glucólisis se para y la célula se queda sin su ganancia.
Se parece a una cocina con pocas bandejas. Cada azúcar que se trocea llena dos bandejas, y mientras nadie las vacíe no queda ninguna libre para trocear el siguiente. Las bandejas llenas son el NADH. La cocina puede tener azúcar de sobra y estar parada igual, porque lo que falta es dónde ponerlo.
Con oxígeno, la cocina tiene un mostrador donde vaciar las bandejas, y en ese mostrador se gana mucha más energía. Sin oxígeno, el mostrador está cerrado. La cocinera vuelca entonces cada bandeja sobre lo que quedó del propio azúcar y lo saca por la puerta.
Eso es fermentar. La célula descarga el NADH sobre el piruvato, sin ayuda de nada que venga de fuera, y expulsa el resultado. El transportador queda libre otra vez y la glucólisis puede continuar. Por eso la fermentación deja un producto que sale de la célula: lo que queda del piruvato, o de algo que se forma a partir de él, después de recibir esa descarga.
Lo que sale por la puerta cambia según quién fermenta. Unas bacterias, las bacterias lácticas, expulsan el ácido que agria la leche, el ácido láctico. Unos hongos de una sola célula, las levaduras, expulsan alcohol, y con ellas se hacen el pan, la cerveza y el vino.
El precio de fermentar es que rinde muy poco. La misma glucosa da unos 38 ATP cuando hay oxígeno, y fermentada se queda en torno a los 2 del corte. Una célula que fermenta necesita por tanto mucha más glucosa para reunir la misma energía. Esa ganancia corta basta, aun así, para mantener viva a la célula cuando el oxígeno falta.
Esquema · bifurcación
Comparación
| Aspecto | Bacterias lácticas | Levaduras |
|---|---|---|
| Qué son | Bacterias | Hongos de una sola célula |
| Qué expulsan | Ácido láctico | Alcohol |
| Dónde se nota | Agria la leche | Pan, cerveza y vino |
La carpa. Fermentar no es cosa solo de bacterias y levaduras. La carpa es un pez y también fermenta: expulsa alcohol, como hace una levadura. Así aguanta hasta unos 5 meses sin oxígeno. El caso enseña que una ganancia tan pequeña alcanza para sostener a un animal entero durante mucho tiempo.
El yogur. Las bacterias lácticas fermentan el azúcar de la leche y expulsan ácido láctico. La leche se vuelve ácida y cuaja, y de ahí salen el sabor agrio y la textura espesa. Esa acidez frena además a otros microbios, que encuentran en el yogur un sitio peor para crecer que la leche. El caso enseña que lo que una bacteria tira puede transformar por completo el alimento en el que vive.
«Sin oxígeno, una célula no puede sacar energía». Puede, aunque sea poca. Partir el azúcar funciona sin oxígeno y sigue dejando su ganancia, con la condición de que el transportador se vacíe. La fermentación se encarga de vaciarlo, y por eso una célula que fermenta sigue teniendo con qué pagar su actividad.
«La energía sale de fabricar el alcohol o el ácido». La ganancia se obtiene antes, en el momento de partir el azúcar. Fabricar el alcohol no añade energía a la cuenta. Sirve para dejar libre el transportador y poder seguir partiendo, que es de donde viene la ganancia.
«Lo que se expulsa es basura inútil». Para la célula es un resto del que se deshace, pero ese resto es lo que distingue la leche del yogur y lo que lleva el vino. El ácido y el alcohol hacen además otra cosa: frenan a otros microbios.
¿Por qué se detiene la glucólisis si el NADH no se descarga?
Cada glucosa que se parte carga el transportador. Si nadie lo vacía, no queda transportador libre para la siguiente glucosa, como en una cocina que se queda sin bandejas.
¿Por qué toda fermentación termina con un producto que la célula expulsa?
Porque el transportador se descarga sobre el piruvato o sobre algo que sale de él, y el resultado ya es otra cosa: ácido láctico o alcohol. La célula no lo aprovecha y lo saca.
¿Qué le pasaría a una levadura sin oxígeno si no pudiera fabricar alcohol?
No tendría dónde descargar el NADH. La glucólisis se pararía y la levadura se quedaría sin su única ganancia de energía.
Dos células iguales tienen que reunir la misma cantidad de energía, una con oxígeno y otra sin él. ¿Cuál gasta más glucosa?
La que fermenta. Saca mucho menos de cada glucosa, así que necesita partir muchas más para llegar a lo mismo.
¿Por qué a otros microbios les cuesta más crecer en un yogur que en la leche de la que salió?
Porque las bacterias lácticas han llenado la leche de ácido láctico, y esa acidez frena a otros microbios.
¿En qué se parecen una carpa sin oxígeno y la levadura que hace el vino?
Las dos parten el azúcar sin oxígeno, descargan el transportador sobre lo que queda de él y expulsan alcohol.
Universitario · En inglés
Donald Voet, Judith G. Voet
Wiley, 2003
Manual de bioquímica que explica los conceptos fundamentales de la materia desde una perspectiva evolutiva, mostrando la unidad de los procesos vitales. Combina investigación clásica y actual para situar el origen histórico del conocimiento bioquímico.
Universitario · En inglés
Davor Juretic
Taylor & Francis Group, 2024
Manual universitario sobre bioenergética: estudia los procesos de transformación de energía en las células desde una perspectiva evolutiva y citológica.
Universitario · En inglés
Donald Haynie
Cambridge University Press, 2008
Guía que introduce la termodinámica aplicada a los organismos vivos, pensada para estudiantes de biología, bioquímica e ingeniería biológica. Repasa conceptos como la energía, la primera ley de la termodinámica, la energía libre de Gibbs, la termodinámica estadística y la cinética de reacciones, con ejemplos y…
Introducción · En inglés
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Cambridge University Press, 2001
Introducción a la termodinámica aplicada a la biología, pensada para estudiantes de biología y bioquímica. Explica conceptos como las leyes de la termodinámica, la energía libre de Gibbs, la termodinámica estadística y la cinética de reacciones, con ejemplos y ejercicios, y cierra con cuestiones como el origen de la…
Base de datos · Universitario · En inglés
genome.jp
Colección de mapas de rutas metabólicas y de señalización dibujados manualmente, que representan interacciones moleculares, reacciones y relaciones en metabolismo, procesamiento de información genética, procesos celulares, sistemas orgánicos y enfermedades humanas.
Institución · Divulgación · En inglés
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