Característica general del metabolismo fermentativo
La fermentación permite a las bacterias obtener energía sin la participación de oxígeno. En este proceso, el hidrógeno escindido del sustrato orgánico se transfiere a otros compuestos orgánicos y no a inorgánicos, como ocurre en la respiración.
Los productos de este metabolismo son diversos alcoholes, ácidos orgánicos y gases. Pueden someterse a fermentación los hidratos de carbono, polioles, purinas, pirimidinas y la mayoría de los aminoácidos. Sin embargo, los compuestos aromáticos, los ácidos grasos y los esteroides se mantienen estables en condiciones anaeróbicas y no fermentan.
Bioquímica de la fermentación de la glucosa
Una característica clave de la fermentación es la oxidación parcial del piruvato. El ciclo del ácido cítrico aquí no cumple una función energética, sino exclusivamente biosintética, aportando precursores para el metabolismo plástico.
- Producción de ATP: se sintetizan 2 moléculas de ATP mediante fosforilación a nivel de sustrato (durante la oxidación del triosafosfato a piruvato).
- Destino del hidrógeno: el hidrógeno del NADH reducido se transfiere al propio piruvato o a sus derivados, transformándolos en etanol, ácidos o gases.
Principales tipos de fermentación
Existen varias vías clásicas de fermentación de carbohidratos, cada una caracterizada por sus sistemas enzimáticos y productos finales:
- Fermentación alcohólica. Es llevada a cabo por levaduras en condiciones anaeróbicas a través de la vía glucolítica. Los productos finales son etanol y dióxido de carbono. Al aparecer oxígeno, este proceso es reemplazado por la respiración, que es energéticamente más favorable (efecto Pasteur).
- Fermentación láctica. Puede ser homofermentativa (producción exclusiva de ácido láctico por la vía glucolítica) y heterofermentativa (degradación por la vía de las pentosas fosfato con formación de ácido láctico, ácido acético y etanol). Es característica de lactobacilos, estreptococos y bifidobacterias.
- Fermentación fúrmica (mixta). Propia de enterobacterias y vibrios. Se divide en ácida (con formación de ácidos y posible liberación de gases) y butanodiólica (síntesis de acetoína y 2,3-butanodiol).
- Fermentación butírica. Propia de anaerobios estrictos (clostridios sacarolíticos). Los productos son ácido butírico y otros ácidos grasos volátiles, así como solventes (butanol, acetona).
Fermentación proteica (metabolismo peptolítico)
Algunos microorganismos no utilizan hidratos de carbono, sino que obtienen energía por una vía alternativa mediante la fermentación de aminoácidos y la hidrólisis de proteínas. Estas bacterias se denominan peptolíticas. Entre ellas se encuentran ciertos representantes del género Clostridium (por ejemplo, Clostridium botulinum y Clostridium histolyticum).
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué especies de clostridios realizan la fermentación butírica?
La fermentación butírica es llevada a cabo por anaerobios estrictos, entre los cuales se encuentran representantes del género Clostridium. Este tipo de obtención de energía es característico de las siguientes especies:
- Clostridium botulinum (C. botulinum) — anaerobio estricto, para el cual el oxígeno molecular es tóxico.
- Clostridium tetani (C. tetani) — anaerobio estricto, que muere o detiene su crecimiento en presencia de oxígeno.
Durante la descomposición anaeróbica de los hidratos de carbono, estos quimioorganotrofos producen ácido butírico y diversos gases.
¿Qué enzimas realizan la fosforilación a nivel de sustrato durante la oxidación del triosafosfato a piruvato?
La fosforilación a nivel de sustrato durante la oxidación del triosafosfato (gliceraldehído-3-fosfato) a piruvato es llevada a cabo por dos enzimas. Este proceso asegura la síntesis de ATP mediante la transferencia de un grupo fosfato de alta energía al ADP.
- Fosfoglicerato kinasa: cataliza la primera reacción de fosforilación a nivel de sustrato, en el curso de la cual el 1,3-bisfosfoglicerato se transforma en 3-fosfoglicerato.
- Piruvato kinasa: cataliza la segunda reacción, asegurando la conversión de fosfoenolpiruvato en piruvato.
Ambas reacciones son etapas fundamentales de la bioenergética que permiten a la célula obtener energía sin la participación de la cadena respiratoria.
Preguntas de clases y exámenes
¿En qué se diferencia la fermentación de la respiración?
En la fermentación, el aceptor de hidrógeno son compuestos orgánicos y el proceso ocurre sin oxígeno. En la respiración, el aceptor es una sustancia inorgánica.
¿Cuál es el papel del ciclo de Krebs en la fermentación?
El ciclo del ácido cítrico durante la fermentación no funciona para obtener energía, sino para la biosíntesis; aporta precursores para la construcción de estructuras celulares.
¿Qué es el efecto Pasteur?
Es un fenómeno en el cual la disponibilidad de oxígeno suprime la fermentación alcohólica en las levaduras y el metabolismo cambia hacia la respiración, ya que esta proporciona más energía.
Qué más repasar sobre el tema
- Mecanismo de la fosforilación a nivel de sustrato
- Diferencias entre la fermentación láctica homo- y heterofermentativa
- Métodos de diagnóstico: prueba de rojo de metilo y prueba de Voges-Proskauer
- Identificación de anaerobios mediante cromatografía de gases-líquidos (CGL)
- Establecimiento de la resistencia a la colonización por lactobacilos y bifidobacterias
Estudie el tema completo en el curso de «Microbiología»
Aquí tienes un resumen. En el curso encontrarás todo lo que preguntan en clase y en el examen.
- Guía metodológica completa sobre el tema «Fermentación» y otras 4383 páginas de la asignatura
- Ejercicios y pruebas después de cada tema, igual que en el examen práctico
- El tutor de IA responderá a tus preguntas sobre el tema en cualquier momento
- 141 videotutoriales de la asignatura
Otros temas de la sección «Fisiología microbiana»
Videoclases gratuitas: microbiologíaLecciones breves con resúmenes, sin registro.
Material preparado por los profesores de WhiteCoat Pro según el plan de estudios de las facultades de medicina. De carácter educativo.