Fermentação Alcoólica e Fermentação Lática na energia das células

Vem com a gente revisar a fermentação alcóolica e lática! Saiba tudo sobre o metabolismo energético das células e arrase em Biologia no Enem e nos vestibulares.

A maneira mais rentável de uma célula obter energia a partir de uma molécula orgânica é a respiração celular. Porém, nem todos os seres vivos realizam este processo. Alguns possuem processos alternativos, realizando a oxidação incompleta da glicose sem utilizar oxigênio.

Este processo é chamado de fermentação. A fermentação é um processo que produz bem menos ATPs do que a respiração celular, porém pode ser uma característica essencial para a adaptação de certas espécies de seres vivos a determinados ambientes ou condições. Você sabe como ocorre a fermentação? Não?

Então vem com a gente revisar a fermentação para gabaritar as questões de biologia do Enem e dos vestibulares! Veja na figura o esquema da Fermentação Lática:bio-2Alguns seres vivos têm a fermentação como única maneira de quebrar a glicose, como o caso das bactérias do tétano.

Neste caso, estes seres vivos são intolerantes ao oxigênio (que é tóxico para eles), por isso os classificamos como seres anaeróbios estritos ou obrigatórios.

Outros seres vivos são oportunistas, realizando respiração aeróbia na presença de oxigênio (afinal é muito mais rentável) e , quando não há oxigênio, realizam a fermentação.

Este é o caso, por exemplo, do fermento de pão (que é um fungo). Classificamos estes seres vivos como anaeróbios facultativos. Além dos seres vivos unicelulares que citei aqui, algumas células de animais podem também fazer fermentação, como as células musculares durante um exercício intenso.

Na fermentação, assim como na respiração celular, ocorre a quebra da glicose. Porém, na fermentação ocorre apenas uma quebra – o processo de produção de energia para na glicólise. Como não há a utilização de oxigênio na fermentação, os hidrogênios retirados da glicose não são levados para este gás, como ocorre na cadeia respiratória.

Assim, o depósito dos hidrogênios são os próprios fragmentos da glicose. Dependendo do produto gerado ao fim da fermentação, o processo será classificado como fermentação lática ou alcoólica.

Em algumas bactérias, como os lactobacilos utilizados na produção de iogurtes, a fermentação produz ácido láctico. Veja na Figura 1: Fotomicrografia de lactobacilo (Lactobacillus acidophilus) através de microscópio eletrônico de transmissão colorida atificialmente. Este lactobacilo é utilizado na indústria alimentícia para a produção de iogurtes. Créditos da imagem: Scimat / Photo Researchers

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Para isso, estas bactérias quebram a glicose gerando 2 ATPs e duas moléculas de ácido pirúvico. Em seguida, o piruvato é reduzido a ácido láctico através da enzima lactato desidrogenase. Este ácido láctico é então liberado pelas bactérias para o ambiente e é o que dá o gostinho azedo do seu iogurte.

A fermentação láctica é também feita nas nossas células musculares quando realizamos um exercício físico muito extenuante (que requisita muita energia e não há oxigenação suficiente para a respiração celular). O acúmulo de ácido láctico nos tecidos é o que promove aquela dor chata após os exercícios.

Certos organismos como as leveduras e algumas bactérias, realizam fermentação alcoólica cujo produto final é o álcool.

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Figura 3: Fotomicrografia de levedura (Saccharomyces cerevisiae) feita por microscópio eletrônico de transmissão. Nesta imagem podemos ver várias leveduras em processo de brotamento. Estes fungos são utilizados como fermento em pães. Créditos da imagem:  SciMAT / Photo Researchers

Neste tipo de fermentação as duas moléculas de piruvato são descarboxiladas, liberando CO2. Isto gera um composto de dois carbonos chamado de acetaldeído que será o acepetor de elétrons das moléculas de NADH liberadas durante a glicólise.

A partir da ação da enzima álcool desidrogenase, o acetialdeído será reduzido, formando álcool etílico. Esses produtos da fermentação são muito utilizados na indústria. O álcool pode ser utilizado na produção de bebidas alcóolicas, como a cerveja e o vinho, ou ainda para a produção de combustíveis.

Já a liberação de gás carbônico pode ser aproveitada para fazer crescer massas de pães, pois a liberação do gás forma bolhinhas no interior das massas fermentadas.bio-4

Figura 4: Esquema demonstrando a fermentação alcoólica.

Respiração anaeróbia:

Fique atento(a), candidato(a)!  Fermentação não é a mesma coisa que respiração anaeróbia. Na respiração anaeróbia, há um ciclo de Krebs e uma cadeia respiratória, assim como na respiração celular aeróbia. A diferença é que o aceptor final de elétrons não é o oxigênio, mas sim compostos inorgânicos retirados do ambiente, como nitratos e sulfatos. A respiração anaeróbia é realizada por algumas bactérias que vivem em solos pobres em oxigênio e é menos rentável que o processo de respiração aeróbia.

Para finalizar sua revisão, veja esta videoaula do professor Patrick Gomes, do canal Biolodúvidas do Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=2HC8XrpvhYI

Agora que você já sabe tudo sobre a fermentação, que tal testar seus conhecimentos?

01 – (UEA AM/2014)   Classificadas de acordo com o produto final obtido no processo, as fermentações podem ser alcoólica, lática e acética. A figura mostra, de forma esquemática e simplificada, as principais etapas de cada uma das fermentações.

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Quando realizada pela levedura adequada, o tipo de fermentação que leva a massa do pão a inflar e tornar-se macia é aquela representada

a) pela produção de ácido lático.

b) pela produção de ácido acético.

c) pela produção de álcool etílico.

d) pela produção de ácido pirúvico.

e) pelas produções de ácidos lático e acético.

Gab: C

 

02 – (UNIUBE MG/2013)   A figura abaixo ilustra uma parte importante do metabolismo da glicose, conhecida como fermentação láctica. Analise-a e, com os conhecimentos sobre o assunto, assinale a alternativa CORRETA.

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Fonte: LINHARES, Sérgio & GEWANDSZNAJDER, Fernando. Biologia Hoje.
v. I. 2000. São Paulo: Ed. Ática, p. 164.

a) O processo de fermentação láctica ocorre unicamente no músculo, quando o oxigênio não é sufi ciente para a produção aeróbica de energia.

b) O processo de fermentação láctica é realizado por certos tipos de bactérias, tais como os lactobacilos, e é a base do processo de produção de iogurtes e coalhadas.

c) O processo de fermentação láctica ocorre mesmo nas células musculares que estejam recebendo suprimento suficiente de oxigênio, pois é o único modo de o músculo obter energia.

d) O processo de fermentação láctica pode ocorrer em qualquer tecido do corpo humano, mas sempre na ausência de oxigênio.

e) O processo de fermentação láctica pode ocorrer em qualquer tecido do corpo humano, independentemente do suprimento de oxigênio para esses tecidos.

Gab: B

 

03 – (FUVEST SP/2013)   A lei 7678 de 1988 define que “vinho é a bebida obtida pela fermentação alcoólica do mosto simples de uva sã, fresca e madura”. Na produção de vinho, são utilizadas leveduras anaeróbicas facultativas. Os pequenos produtores adicionam essas leveduras ao mosto (uvas esmagadas, suco e cascas) com os tanques abertos, para que elas se reproduzam mais rapidamente. Posteriormente, os tanques são hermeticamente fechados. Nessas condições, pode-se afirmar, corretamente, que

a) o vinho se forma somente após o fechamento dos tanques, pois, na fase anterior, os produtos da ação das leveduras são a água e o gás carbônico.

b) o vinho começa a ser formado já com os tanques abertos, pois o produto da ação das leveduras, nessa fase, é utilizado depois como substrato para a fermentação.

c) a fermentação ocorre principalmente durante a reprodução das leveduras, pois esses organismos necessitam de grande aporte de energia para sua multiplicação.

d) a fermentação só é possível se, antes, houver um processo de respiração aeróbica que forneça energia para as etapas posteriores, que são anaeróbicas.

e) o vinho se forma somente quando os tanques voltam a ser abertos, após a fermentação se completar, para que as leveduras realizem respiração aeróbica.

Gab: A

 

04 – (UFU MG/2013)   Em uma padaria, um padeiro recém-contratado, teve muita dificuldade na produção de pães. Uns não cresceram e outros ficaram sem gosto algum. Observe abaixo os procedimentos adotados pelo jovem padeiro.

Fornada A – O padeiro acrescentou água fervente ao fermento biológico, em vez de utilizar água morna.

Fornada B – O padeiro utilizou fermento biológico congelado, em vez de utilizar fermento fresco.

Fornada C – O padeiro utilizou fermento em pó químico, em vez de utilizar fermento biológico.

Fornada D – O padeiro esqueceu-se de utilizar o fermento biológico.

Em relação ao processo de fermentação para produção dos pães, marque, para as afirmativas abaixo, (V) Verdadeira, (F) Falsa ou (SO) Sem Opção.

 

1. Na fornada A, o padeiro matou com água quente as células do fungo unicelular Saccharomyces cerevisiae presentes no fermento biológico. Sem as células viáveis, não ocorreu fermentação alcoólica e não houve liberação de gás carbônico na massa. Nessa fornada, os pães não cresceram.

2. Na fornada B, o padeiro fez com que as células da levedura presentes no fermento tivessem sua viabilidade aumentada, devido às baixas temperaturas que estimulam o crescimento celular. Dessa forma, uma maior quantidade de gás carbônico foi produzida durante o processo de fermentação. Nessa fornada, os pães cresceram bastante.

3. Na fornada C, o padeiro obteve pães com sabor muito mais intenso do que aqueles produzidos com o fermento biológico, pois o fermento químico na presença de altas temperaturas no forno acelera o processo fermentativo, caramelizando substâncias que dão gosto ao pão. Nessa fornada, os pães cresceram bastante e ficaram saborosos.

4. Na fornada D, os pães não cresceram e não ficaram com o sabor característico de pão, pois, na ausência da levedura, não há fermentação alcoólica.

Gab: VFFV

 

05 – (PUC MG/2013)   Dois processos metabólicos distintos estão esquematizados abaixo.

 

I. GLICOSE – PIRUVATO – OXIDAÇÃO DE PIRUVATO – CICLO ÁCIDO CÍTRICO – CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS

II. GLICOSE – PIRUVATO – FERMENTAÇÃO – ÁLCOOL OU LACTATO

Analisando os processos e de acordo com seus conhecimentos sobre o assunto, marque a afirmativa INCORRETA.

a) Numa atividade física prolongada podem ocorrer os dois processos.

b) O processo I pode ocorrer em atividades metabólicas tanto de plantas como de animais, dia e noite.

c) O processo II pode ocorrer tanto na produção de vinho como na de coalhada.

d) No processo II há mais gasto de ATP para iniciar a via metabólica do que em I.

Gab: D

 

06 – (UFT/2013)   A energia necessária para que ocorra a contração muscular é proveniente da quebra do ATP (Adenosina Trifosfato) disponível no citoplasma das células musculares. Em anaerobiose, esse ATP é formado

a) pelo processo de fermentação láctica.

b) pelo processo de fosforilação oxidativa.

c) pelo processo de fermentação alcoólica.

d) pela fosforilação do ADP (Adenosina Difosfato) pela fosfocreatina.

e) pela fosforilação do ADP (Adenosina Difosfato) por fósforo orgânico.

Gab: A

 

07 – (Unicastelo SP/2013)   Na padaria, a fila para comprar pão era grande. O padeiro justificou que o pão não estava pronto porque a estufa, onde a massa era mantida, havia quebrado e a massa não havia crescido.

Na produção do pão, a estufa é importante, pois garante a temperatura adequada para

a) o processo de respiração anaeróbica das leveduras adicionadas à receita, que produzem o oxigênio que faz a massa crescer antes de ser assada.

b) a expansão do gás carbônico produzido pela respiração dos fungos adicionados à receita, expansão essa que garante o crescimento da massa.

c) a evaporação da água produzida pela respiração das leveduras adicionadas à receita, sem o que a massa não cresceria, pelo excesso de umidade.

d) o processo de fermentação dos fungos adicionados à receita, o que faz com que a massa cresça antes de ser assada.

e) a evaporação do álcool produzido pela fermentação das leveduras adicionadas à receita; álcool que, em excesso, mataria essas leveduras, prejudicando o crescimento da massa.

Gab: D

 

08 – (FATEC SP/2012)   Os esquemas, a seguir, evidenciam três maneiras diferentes através das quais a glicose pode ser utilizada como fonte de energia necessária à manutenção da vida.

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Assinale a alternativa correta sobre esses esquemas.

a) Os esquemas 1 e 3 ocorrem em ambientes totalmente anaeróbios para a produção de pães e bolos.

b) O esquema 1 exibe a fermentação alcoólica realizada nas mitocôndrias de leveduras com consumo de oxigênio.

c) O esquema 2 revela um processo aeróbio realizado nas mitocôndrias de lactobacilos e de células musculares humanas.

d) O esquema 3 demonstra um processo aeróbio em que o gás oxigênio atua como agente oxidante de moléculas orgânicas.

e) Os esquemas 1, 2 e 3 evidenciam processos aeróbios de obtenção de energia que ocorrem em plantas e animais em geral.

Gab: D

 

09 – (PUC SP/2012)   Considere os esquemas simplificados de duas vias metabólicas indicados por I e II:

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É correto afirmar que

a) I é apresentado exclusivamente por certas bactérias e II exclusivamente por certos fungos, pois estes organismos são todos anaeróbicos.

b) I e II são apresentados exclusivamente por procariontes, pois estes organismos são todos anaeróbicos.

c) em I e II há liberação de gás carbônico e os dois processos apresentam o mesmo rendimento energético.

d) I é apresentado por células do tecido muscular esquelético humano quando o nível de oxigênio é insatisfatório para manter a produção de ATP necessária.

e) I é um processo utilizado na fabricação de pães e II, um processo utilizado na indústria alimentícia para a produção de alimentos como iogurtes e queijos.

Gab: D

 

10 – (UNIFOR CE/2012)   Os seres vivos utilizam a glicose como principal combustível e o produto de sua degradação é uma molécula de 3 carbonos chamada ácido pirúvico que poderá seguir 3 caminhos dependendo dos organismos vivos. Uns poderão seguir um caminho aeróbio com a degradação total da molécula da glicose com liberação de produtos menores e mais simples e com maior produção de energia e outros seguirão por cada um dos dois caminhos anaeróbios onde a glicose é apenas parcialmente degradada e a produção de energia é menor.

NELSON, D.L.; COX, M.M.; LEHNINGER, A.L.
Princípios de bioquímica. 4ª ed.São Paulo: Sarvier, 2007.

A respeito do texto acima, responda corretamente:

a) Os dois caminhos anaeróbios são a fermentação alcoólica e a fermentação láctica com produção de lactato e etanol respectivamente e rendimento de 2 ATPs em cada.

b) O caminho aeróbio ocorre através da degradação da glicose até CO2 e H2O com maior produção de energia e dependência de O2 na mitocôndria, em comparação com o anaeróbio.

c) Esse processo de degradação chama-se anabolismo onde moléculas menores unem-se e formam moléculas maiores e mais complexas com produção de energia.

d) Os organismos anaeróbios predominam em relação aos aeróbios, devido produzirem maior quantidade de energia na degradação de seus nutrientes.

e) O etanol, produto da fermentação alcoólica é pouco energético, mas é considerado um combustível limpo evitando incremento na emissão de gases do efeito estufa.

Gab: B

 

11 – (UNIRG TO/2012)   A fermentação é um processo de obtenção de energia em que substâncias orgânicas do alimento são degradadas parcialmente, originando moléculas orgânicas menores. Na sequência do processo de fermentação, dependendo do tipo de organismo que a realiza o ácido pirúvico, após receber elétrons e H+ do NADH, transforma-se em:

a) Ácido lático apenas.

b) Gás carbônico apenas.

c) Ácido lático e metanol apenas.

d) Ácido lático ou etanol e gás carbônico.

Gab: D

 

12 – (UCS RS/2011)   Todos os seres vivos necessitam obter energia por processos metabólicos. Os mais comuns são a respiração celular e a fermentação. Que etapa metabólica ocorre nesses dois processos?

a) Ciclo de Krebs

b) Redução de acetil-CoA

c) Transformação do ácido pirúvico em ácido láctico

d) Glicólise

e) Cadeia respiratória

Gab: D

 

13 – (UEPB/2011)   Os principais processos pelos quais ocorre liberação da energia armazenada nas ligações químicas dos compostos orgânicos são a fermentação e a respiração aeróbia. Sobre esses processos podemos afirmar:

I. Os dois processos acima citados iniciam-se com a glicólise, ou seja, com a degradação da molécula de glicose em duas moléculas de piruvato. Nesse processo cada molécula de glicose libera energia para formar quatro moléculas de ATP.

II. Por meio da fermentação, a glicose é parcialmente degradada na ausência de oxigênio, originando substâncias mais simples, como o ácido lático, o ácido acético e o álcool etílico, produtos respectivamente da fermentação lática, acética e alcoólica. Nesses processos, há saldo de apenas duas moléculas de ATP.

III.   Nos procariontes, a glicólise e o ciclo de Krebs ocorrem no citoplasma, e a cadeia respiratória ocorre associada à face da membrana plasmática voltada para o citoplasma. Já nos eucariontes, a glicólise ocorre no citosol, e toda a fase aeróbia ocorre no interior das mitocôndrias.

Assinale a alternativa que apresenta a(s) proposição(ões) correta(s).

a) I, II e III

b) Apenas I

c) Apenas II

d) Apenas III

e) Apenas II e III

Gab: A

 

TEXTO: 1 – Comum à questão: 14

 No esquema abaixo, estão representadas as duas etapas finais do processo fermentativo em células musculares quando submetidas a condições de baixa disponibilidade de oxigênio.

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14 – (UERJ/2011)   Considere agora o processo fermentativo do fungo Saccharomyces cerevisiae, ou levedo de cerveja.

Neste processo, no lugar do lactato, a substância final formada será:

a) etanol

b) glicose

c) glicerol

d) sacarose

Gab: A

 

TEXTO: 2 – Comum à questão: 15

O capim, do tipo elefante, foi importado da África há 100 anos para alimentar o gado em períodos de estiagem. Resistente à seca e capaz de se desenvolver, mesmo em solos pobres, ele foi usado durante décadas por pecuaristas de regiões inóspitas do país.

O capim-elefante não precisa necessariamente ser irrigado e é triturado pela mesma máquina que o colhe. Em seguida, o farelo é jogado sem nenhum tratamento prévio diretamente no forno para esse fim. Queimado, produz vapor que movimenta um gerador. A energia resultante é transferida para uma subestação conectada à rede nacional de distribuição elétrica.

A conversão de capim-elefante em energia não polui. Mesmo o gás carbônico, CO2, emitido durante a queima da biomassa utilizada, é menor do que o consumido pela gramínea durante todo o seu crescimento. (VARGAS, 2010, p. 112).

 

15 – (UNEB BA/2011)   A relação mencionada entre consumo e produção de gás carbônico pelo capim-elefante pode ser justificada a partir da seguinte afirmativa:

01. A queima do capim libera CO2 para o ambiente, enquanto a raiz absorve esse gás junto ao solo durante o processo de obtenção de nutrientes inorgânicos pela planta.

02. A respiração aeróbica realizada pela planta fixa o CO2 do ambiente, enquanto a fotossíntese o libera como principal resíduo desse processo fotoautótrofo.

03. A combustão do capim libera CO2 para o ambiente, enquanto a fotossíntese fixa o CO2 durante a produção de componente orgânico a partir da conversão de energia solar em energia química.

04. A quebra de moléculas orgânicas pela respiração celular libera CO2 em grande quantidade para a atmosfera, enquanto a queima o utiliza como gás comburente do processo.

05. A queima do álcool produzido pela fermentação do capim libera uma quantidade menor de CO2, se comparada com a quantidade fixada durante o processo de fotossíntese realizado pela planta.

Gab: 03

 

TEXTO: 3 – Comum à questão: 16

As fábricas que produzem gasolina, óleo diesel e combustível para jatos são enormes aglomerados de dutos de aço e de tanques que consomem quantidades enormes de energia, liberam vapores tóxicos e funcionam com base em um recurso finito: o petróleo. Mas elas poderão ser microscópicas e talvez alimentadas pelo lixo que está por toda parte — papel de revistas, madeiras descartáveis de um projeto de construção, ou folhas que se rastela do gramado.

O truque é transformar as moléculas à base de hidrogênio e carbono, existentes nos itens usados no cotidiano, em um líquido à temperatura ambiente, tornando-as adequadas para ser usadas em máquinas de combustão internas. Os esforços mais promissores envolvem organismos unicelulares transgênicos, capazes de realizar esse trabalho de conversão.

Uma solução seria criar organismos que secretam diretamente hidrocarbonetos, outra estratégia é utilizar açúcares. Quando plantas captam energia, elas armazenam quimicamente essas energias nos açúcares nas partes lenhosas. Pesquisadores estão descobrindo meios de extrair os açúcares dessas fontes celulósicas e os transformar em etanol.

Cientistas e engenheiros esperam produzir substâncias químicas mais úteis diretamente desses açúcares. No primeiro semestre de 2011, cientistas da LS9, empresa ao sul de São Francisco, informaram ter modificado a bactéria E.coli para permitir que os organismos transformassem açúcares em alcanos, uma classe de hidrocarbonetos idêntica a muitas das produzidas em refinarias de petróleo. (WALD, 2011, p. 36).

WALD, Matthew. Combustível de Lixo. Scientific American
Brasil. ano 8, n.104, jan. 2011.

 

16 – (Unifacs BA/2013)   A produção de combustíveis a partir da transformação de açúcares é um procedimento realizado por processo

01. respiratório, executado por micro-organismos que convertem açúcares em fontes celulósicas.

02. anabólico, exclusivo de bactérias, produzindo biomassa a partir de água, gás carbônico e luz solar.

03. fermentativo, catalisado por enzimas, formando etanol e dióxido de carbônico entre os produtos finais.

04. aeróbico, em que moléculas de celulose e outros polissacarídeos são totalmente degradadas em glicose e O2(g).

05. fotossintético, em que a energia solar é transformada em energia química armazenada em moléculas de carboidratos, como nas partes lenhosas das plantas.

Gab: 03

Juliana Biologia Enem
Os textos e exemplos acima foram preparados pela professora Juliana Santos para o Blog do Enem. Juliana é formada em Ciências Biológicas pela Universidade Federal de Santa Catarina. Dá aulas de Ciências e Biologia em escolas da Grande Florianópolis desde 2007. Facebook: https://www.facebook.com/juliana.evelyndossantos.