Cuando vemos
como crece una persona desde que es un niño hasta que es un adulto
entendemos que comer todos los días ayuda a ese crecimiento. Pero no
entendemos que sucede con el alimento al comerlo. Los médicos dice
que “metabolizamos” los alimentos. Los microorganismos
haces algo muy similar. Por lo tanto debemos definir la palabra
metabolismo.
Metabolismo
El metabolismo
es el método bioquímico para obtener energía a través de degradar
moléculas complejas a moléculas simples. Decimos que es un método
bioquímico porque intervienen características químicas (enlaces
entre las moléculas, reacciones enzimáticas) y biológicas (la
utilización de moléculas orgánicas y el sistema biológico que
engloba el proceso).
Cuando
hablamos de metabolismo básico podemos mencionar algunos procesos
fundamentales en la biología.
La
glucólisis
La glucólisis
es el proceso mediante el cual se degrada una molécula de azúcar
hasta otra molécula llamada piruvato (o ácido pirúvico). Este
proceso es común en todos los caminos metabólicos que impliquen la
utilización de un compuesto carbonado como fuente de energía. Es
muy común que, a modo de ejemplo, se utilice una molécula de
glucosa como azúcar. Dado que la glucosa es una molécula de 6
carbonos cada glucosa producirá 2 moléculas de piruvato, el cual
posee 3 carbonos. En casos donde la molécula de azúcar no tiene 6
carbonos es muy posible o bien obtener dióxido de carbono como deshecho o bien que
el esqueleto de carbono que no se modifique a piruvato pase a oros
ciclos celulares en los que obtendrá más carbono para reingresar a
la glucólisis (por ejemplo el ciclo de las pentosas).
El ciclo de
Krebs o Calvin-Benson o ciclo de los ácidos tricarboxílicos
El Ciclo de
Krebs, o también conocido como ciclo de Calvin-Benson, es una fase
de obtención de potencial electrónico que luego seguirá en el
proceso de la fosforilación oxidativa. Todo este proceso requiere de
la presencia de oxígeno, el cual funcionará como aceptor de
electrones. Para comenzar el ciclo partimos desde la molecula de
piruvaro (3C) y le quitamos un carbono mientras le agregamos un grupo
llamado CoA (coenzima A). De esta manera obtenemos una molécula que
se llama Acetil CoA. Esta molécula se unirá al oxalacetato para
producir ácido cítrico. Este compuesto sufrirá una serie de
pérdidas de carbono hasta volver a transformarse en oxalacetato para
nuevamente unirse a una molécula de acetil CoA. Como ven allí se
forma el ciclo.
Esquema
de respiración aeróbica
La
fermentación
La
fermentación es un proceso en el cual, en ausencia de oxígeno o en
condiciones en las cuales el oxígeno no será utilizado como aceptor
de electrones, se utiliza una molécula orgánica en cambio para
obtener energía. Dado que luego de la glucólisis se producen 2
moléculas de piruvato, el metabolismo utilizará esta molécula para
generar una diversidad de productos que le den algo de energía
adicional. Algunos de estos productos de fermentación son muy
conocidos por su aplicación general (por ejemplo el alcohol, el
ácido láctico y el ácido acético típicos de las bebidas
alcohólicas, el yogur y el vinagre respectivamente). Otros tipos de
fermentación, como la del ácido propiónico, el 2,3-butanodiol, el
butanol y el isopropanol, son poco conocidas por el público, aunque
son muy conocidas por la industria de las fermentaciones.
Algunas
fermentaciones de interés
Fermentación
alcohólica
En la
fermentación alcohólica el azúcar es degradado hasta formar etanol
y dióxido de carbono como producto de deshecho. El dióxido de
carbono, al ser un gas, es eliminado en forma de burbujas mientras
que el alcohol se disuelve en el agua dando origen así a la bebida
alcohólica.
La
fermentación alcohólica es llevada a cabo por la levadura
Saccharomyces cerevisiae, con la cual obtenemos productos como
el vino, la cerveza y el pan. En la fermentación esta levadura es
capaz de alcanzar valores tan altos como 20°de alcohol. El alcohol
producido por la levadura funciona como inhibidor de otros
microorganismos, pero a cierta graduación también inhibirá a la
levadura volviendo muy lenta la fermentación.
Las bebidas obtenidas de la fermentación alcohólica pueden ser no destiladas (vino, cerveza, sake, sidra) o destiladas (whisky, ginebra, vodka). La diferencia consiste en que en las bebidas destiladas, luego de la fermentación se hace una destilación fraccionada para aumentar el volumen de alcohol.
Fermentación
láctica (ácido láctica)
La
fermentación acética (ácido-acética)
Otra
fermentación importante llevada a cabo por bacterias el la
fermentación ácido-acética. En esta fermentación las bacterias
como Acetobacter aceti utilizan el piruvato para producir
ácido acético. Lo interesante de estas bacterias es que son
tolerantes a la presencia de alcohol, por lo que pueden fermentar
otros azúcares que las levaduras no fermentaron. Para el caso
particular de los vinos, la fermentación ácido acética resulta en
un riesgo por la posibilidad de la pérdida del producto final (el
vino). Pero también puede ser un paso necesario para la producción
de vinagre de vino.
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