Fermentação

Introdução:

Para esta experiência laboratorial, foi-nos solicitado pela professora a execução de uma atividade. A atividade pretende permitir aos alunos conhecer o processo de fermentação e respiração aeróbia que as células podem realizar, assim como as substâncias que se libertam nesses mesmos processos.

Introdução Teórica:

A biossíntese de ATP é fundamental para a sobrevivência de qualquer célula, seja uma simples bactéria ou um complexo neurónio do cérebro humano. A transferência para as moléculas de ADP da energia potencial de hidratos de carbono como a glicose ocorre em duas vias metabólicas principais: a fermentação e a respiração celular.

Com a respiração celular aeróbia, as células catabolizam a glicose de uma forma mais eficaz, produzindo um elevado número de moléculas de ATP e, como resíduos, água e dióxido de carbono; neste processo, basicamente uma longa sucessão de oxidações e reduções, o oxigénio molecular desempenha o papel crucial de aceitador final de eletrões.

Na ausência de oxigénio, os organismos podem "fermentar" a glicose, uma via metabólica mais simples e de menor rendimento energético. Mas este facto não diminui a importância da fermentação: é provável que tenha sido o primeiro metabolismo energético na história da Vida na Terra; é nela que assenta a sobrevivência de inúmeros microrganismos que decompõem e reciclam a matéria orgânica; é a fermentação que assegura um pouco mais de energia aos músculos cansados durante uma maratona, e está na base de alguns dos alimentos mais consumidos no mundo.

Vamos esclarecer alguns conceitos essenciais para esta atividade:

. Nas células de todos os seres vivos do planeta ocorrem reações químicas a partir de substâncias que a elas chegam, estas reções podem libertar energia ou requere-la. A este conjunto de reações dá-se o nome de metabolismo celular. Existem dois processos essenciais:

. Anabolismo: são reações endenergéticas que a partir de moléculas simples conseguem produzir moléculas mais complexas e mais ricas em energia;

. Catabolismo: reações exoenergéticas, que degradam moléculas mais complexas para originar moléculas mais simples e menos energéticas.

• Existem ainda vários processos catabólicos, mas vamos falar de dois em especial pois é os que iremos observar, a anaerobiose: processo que ocorre na ausência de oxigénio, no caso da fermentação; e a aerobiose: ocorre na presença de oxigénio, no caso de respiração aeróbia.

. Glicose: conhecida como açúcar, é um monossacarídeo que possui seis carbonos- hexoses), utilizada principalmente como fonte de energia pelos organismos. A glicose é um produto final da fotossíntese, e é a molécula que dá origem a processos de metabolismo celular como a fermentação e a respiração aeróbia. Dá-se o nome de glicólise à fase em que a glicose, com seis carbonos incorporados, é desdobrada em duas moléculas de ácido pirúvico, com três carbonos, por reações de oxirredução.

. Fermentação Alcoólica: neste processo catabólico as leveduras e algumas bactérias fermentam os açúcares (glicose) para obtenção de energia. Ocorre a quebra da molécula de glicose (com seis carbonos) em ácido pirúvico (com três carbonos), reação de oxirredução, libertando dióxido de carbono- CO2, por reações de descarboxilação, produzindo assim o álcool etílico, por reações de redução.

A equação da fermentação alcoólica é a seguinte:

C6H12O6 + 2ADP + P 2etanol + 2Co2 + 2ATP. Este é um processo de oxidação incompleta, e tem por salto energético final duas moléculas de ATP. É exemplo deste processo, o fabrico de bebidas alcoólicas.

C6H12O6 + 2ADP + P -> 2etanol + 2Co2 + 2ATP

. Respiração Aeróbia: neste processo existem quatro etapas: Glicólise, formação de Acetil-CoA, Ciclo de Krebs e Fosforilação oxidativa, encontra-se esquematizado todo o processo de respiração aeróbia nos anexos (anexo 5). A equação da respiração aeróbia é a seguinte:

C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + H2O + 36 ou 38 ATP.

Como na fermentação, a glicose irá dar origem ao ácido pirúvico por oxirredução, depois essa molécula por descarboxilação formará duas moléculas de acetil-CoA, posteriormente esta mesma molécula dará início ao ciclo de Krebs que por oxidações vão resultar moléculas de NADH, FADH2, CO2 e ATP. A molécula de NADH transporta eletrões para a cadeia transportadora de eletrões, ao longo destas vão ocorrendo reações de oxirredução. O oxigénio é o acetor final dos eletrões, e o CO2 e o H2O são os produtos finais deste processo. A respiração aeróbia é mais complexa que a fermentação.

. Banho-maria: este método é utilizado em laboratórios para aquecer substâncias líquidas e sólidas, lenta e regularmente, amostras não possam ser expostas diretamente ao fogo. Um processo que se pode regular a temperatura que se pretende para obter melhores resultados.

. Leveduras: elas necessitam de energia para a sua multiplicação, essa energia provém da degradação da glicose (produto final da fotossíntese e moléculas que originam a fermentação e a respiração aeróbia).

As leveduras são seres facultativos, pois podem mobilizar energia de compostos orgânicos em condições de anaerobiose (fermentação) e de aerobiose (respiração aeróbia). Mas existem outros seres que mobilizam a energia a partir da degradação de compostos orgânicos e essa situação acontece por fermentação em meios desprovidos de oxigénio, estes seres têm o nome de - seres anaeróbios obrigatórios.

Objetivos da experiência:

Esta atividade experimental tem como finalidade compreender a fermentação e a respiração aeróbia como processos celulares, em que substâncias são libertadas, para o próprio metabolismo da célula.

A experiência tem como objetivo ainda conhecer quais as condições necessárias para que ocorra os dois processos em questão, bem como as