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Os seres vivos, desde os mais simples como as bactérias até os mais complexos como os vertebrados, dependem de infinitas reações químicas que requerem energia. Essa energia é obtida do meio ambiente. Quase invariavelmente, essa energia vem de uma molécula chamada trifosfato de adenosina, ou ATP. No entanto, o ATP não é encontrado no meio ambiente, então os seres vivos evoluíram para converter outras fontes de energia (como luz solar, calor e nutrientes) em ATP. As duas formas mais comuns de fazer tal transformação são a respiração celular e a fermentação.
Os primeiros seres vivos evoluíram para produzir ATP pela fermentação de diferentes tipos de carboidratos. Mais tarde, os eucariotos desenvolveram a capacidade de aproveitar mais a energia armazenada nos carboidratos por meio da respiração anaeróbica. Finalmente, outros organismos mais avançados começaram a aproveitar um dos resíduos da fotossíntese, o oxigênio, dando origem à respiração celular aeróbica.
Por serem dois processos anaeróbicos, muitas pessoas confundem a respiração anaeróbica com a fermentação. No entanto, são dois processos muito diferentes em termos de mecanismo, produtos finais e produção de energia.
Nas seções a seguir, abordaremos o que são a respiração anaeróbica e a fermentação e depois as compararemos para destacar as diferenças mais importantes entre uma e outra.
respiração anaeróbica
A respiração anaeróbica é um tipo de respiração celular que ocorre na ausência de oxigênio, ou quando a concentração de oxigênio é muito baixa (daí o termo anaeróbico, que significa literalmente na ausência de ar). Este tipo de respiração celular é realizado apenas por algumas espécies de bactérias e outros procariontes.
Sendo um tipo de respiração celular, o processo começa com a glicólise, durante a qual uma molécula de glicose é transformada em duas moléculas de ácido pirúvico, produzindo duas moléculas líquidas de ATP. O ácido pirúvico então entra no ciclo de Krebs, também chamado de ciclo do ácido cítrico ou ciclo do ácido tricarboxílico, no qual uma série de reações químicas oxida o ácido pirúvico a dióxido de carbono.
Na próxima etapa do processo, moléculas chamadas de carregadores de elétrons os transportam para a cadeia de transporte de elétrons, onde a energia potencial armazenada nesses portadores é transformada em um gradiente de concentração de prótons que move uma enzima produtora de ATP chamada ATP.
Durante esta fase do processo é onde a maior parte da energia química é gerada na forma de moléculas de ATP; É comum a todos os processos respiratórios, sejam eles aeróbicos ou anaeróbicos. O que diferencia uma da outra é qual molécula é responsável por receber e carregar os elétrons para que eles não se acumulem no final da cadeia de transporte de elétrons.
Na presença de oxigênio, essa molécula é o aceptor final dos elétrons e sua redução produz moléculas de água. Na respiração anaeróbica, por outro lado, o aceptor final de elétrons é uma molécula diferente do oxigênio e depende do microrganismo em questão.
Aceitadores finais de elétrons na respiração anaeróbica
A tabela a seguir mostra três exemplos de diferentes aceptores finais de elétrons na respiração anaeróbica, juntamente com o produto de sua redução e alguns microrganismos que o utilizam como fonte de energia:
| aceitador | Produto final | Microrganismo |
| Enxofre | sulfetos | termoplasma |
| Nitrato | Nitritos, óxidos de nitrogênio e N2 | Pseudomonas , Bacillus |
| Sulfato | sulfetos | Desulfovibrio, Clostridium |
Produção de energia na respiração anaeróbica
A respiração anaeróbica usa os mesmos mecanismos de produção de ATP que a respiração aeróbica, ou seja , a glicólise, o ciclo de Krebs e a cadeia de transporte de elétrons. Por esta razão, a produção de energia é a mesma em ambos os tipos de respiração, o que significa que entre 36 e 38 moléculas de ATP são produzidas no total. Descontadas as que são consumidas, a produção líquida fica entre 30 e 32 moléculas de ATP para cada molécula de glicose que é oxidada.
Fermentação
A fermentação, como a respiração celular, também é um processo destinado a utilizar a energia contida em nutrientes como os carboidratos e transformá-la em energia química utilizável pela célula na forma de moléculas de ATP. É um processo puramente anaeróbico, ou seja, não requer oxigênio e pode ocorrer na ausência de ar. De fato, na maioria dos cursos básicos de biologia, a fermentação é citada como alternativa anaeróbica à respiração celular, eliminando assim a existência da respiração anaeróbica.
No entanto, há uma diferença fundamental entre fermentação e respiração anaeróbica, que é que a primeira não utiliza o ciclo do ácido cítrico e muito menos a cadeia transportadora de elétrons, portanto não pode ser considerada um tipo de respiração.
A fermentação começa da mesma forma que a respiração, ou seja, com a glicólise de diferentes tipos de açúcares de seis carbonos chamados hexoses, entre os quais a glicose é o mais comum. No entanto, após a glicólise, o piruvato é transformado em outros produtos finais, dependendo do organismo que realiza a fermentação.
tipos de fermentação
Dependendo do produto final da fermentação, este pode ser de diferentes tipos:
Fermentação alcoólica: Em alguns casos, como levedura, a fermentação que se segue à glicólise produz álcool etílico ou etanol. Este tipo de fermentação é chamado de fermentação alcoólica. Este é o tipo de fermentação utilizado na fabricação de bebidas alcoólicas.
Fermentação acética: Outras células oxidam ainda mais o etanol em ácido acético, como ocorre na fabricação do vinagre.
Fermentação lática: é aquela que dá ácido lático como produto final. As bactérias que fermentam o leite para produzir iogurte fermentam a lactose (o açúcar do leite) em ácido lático, que causa a coagulação das proteínas do leite. No caso dos tecidos musculares dos vertebrados, eles são capazes de fermentar a glicose em ácido lático quando a concentração de oxigênio é baixa.
Produção de energia
A fermentação é um processo ineficiente em termos de produção de energia. A primeira etapa, a glicólise, produz apenas 2 moléculas líquidas de ATP (produz 4 no total, mas também consome 2). A fermentação subsequente produz adequadamente duas moléculas líquidas de NADH, que também é uma molécula de alta energia, embora não tão alta quanto o ATP.
Diferenças entre fermentação e respiração anaeróbica
Como pode ser visto, existem diferenças e semelhanças entre fermentação e respiração anaeróbica. As principais semelhanças são que ambas começam com a glicólise, ambas ocorrem na ausência de oxigênio e algumas espécies de procariotos podem realizar ambas. No entanto, as semelhanças terminam aí. A tabela a seguir resume as principais diferenças entre essas duas formas de obtenção de ATP:
| Fermentação | respiração anaeróbica |
| Pode ser realizada por organismos procarióticos e eucarióticos, incluindo organismos multicelulares, como vertebrados. | Apenas algumas espécies de procariotos podem realizá-lo. |
| Diferentes tipos de fermentação fornecem diferentes produtos finais da oxidação da glicose, incluindo ácido lático, ácido acético e etano, entre outros. | Ele oxida a glicose completamente em dióxido de carbono e transfere os elétrons para diferentes tipos de aceptores finais de elétrons, como enxofre elementar, sulfatos ou nitratos. |
| Produz relativamente pouca energia utilizável para a célula. Apenas duas moléculas líquidas de ATP e duas moléculas de NADH. | Produz grandes quantidades de ATP, aproveitando ao máximo a energia contida na glicose. Para cada molécula de glicose, mais de 30 moléculas de ATP são produzidas. |
| Ocorre exclusivamente no citoplasma. | Começa no citoplasma e termina dentro da mitocôndria. |
| É um processo relativamente simples que consiste em um pequeno número de reações enzimáticas. | É um processo muito complexo que requer a intervenção de inúmeras enzimas diferentes tanto no citosol quanto na matriz, no espaço intermembranas e na membrana interna da mitocôndria. |
| Pode ser realizada in vitro . Apenas são necessárias as enzimas responsáveis pela fermentação, que podem funcionar em um ambiente extracelular adequado. | Depende da presença de mitocôndrias, por isso não pode ser realizado in vitro . |
Referências
- ambiente. (2018, 11 de abril). Tipos de fermentação . Obtido em https://www.ambientum.com/enciclopedia_medioambiental/suelos/tipos_de_fermentacion.asp
- Clark, MA (2018, 5 de março). Metabolismo sem Oxigênio – Biologia 2e . Obtido em https://opentextbc.ca/biology2eopenstax/chapter/metabolism-without-oxygen/
- Lakna, B. (2017, 26 de dezembro). Diferença entre fermentação e respiração anaeróbica | Definição, Processo, Aplicação . Obtido em https://pediaa.com/difference-between-fermentation-and-anaerobic-respiration/
- Kaur, J. (nd). Como a fermentação e a respiração anaeróbica diferem? | Socrático . Obtido em https://socratic.org/questions/how-do-fermentation-and-anaerobic-respiration-differ
