La respiración anaeróbica

La respiración anaeróbica (o anaerobia) es un proceso biológico de oxido reducción de monosacáridos y otros compuestos en el que el aceptor terminal de electrones es una molécula inorgánica distinta del oxígeno, y más raramente una molécula orgánica, a través de una cadena transportadora de electrones análoga a la de la mitocondria en la respiración aeróbica. En las plantas superiores es además, de la acumulación de productos tóxicos, perjudicial por la poca energía liberada. Siendo la cantidad de energía en la oxidación completa de glucosa 673 Kcal/mol, esta se reduce en la respiración anaerobia o fermentación a menos de 50 Kcal/mol.



En el proceso no se usa oxígeno, sino otra sustancia oxidante distinta como el sulfato o el nitrato. En las bacterias con respiración anaerobia interviene también una cadena transportadora de electrones en la que se reoxidan los coenzimas reducidos durante la oxidación de los substratos nutrientes; es la análoga de la respiración aerobia, ya que se compone de los mismos elementos (citocromos, quinonas, proteínas ferrosulfúricas, etc.). La única diferencia, por lo tanto radica, en que el aceptor último de electrones no es el oxígeno.
Todos los posibles aceptores en la respiración anaeróbica tienen un potencial de reducción menor que el O2, por lo que, partiendo de los mismos sustratos (glucosa, aminoácidos,triglicéridos), se genera menos energía en este metabolismo que en la respiración aerobia convencional.

Aceptor	Producto final	Microorganismo
Nitrato	Nitritos, óxidos denitrógeno y N2	Pseudomonas, Bacillus
Sulfato	Sulfuros	Desulfovibrio, Clostridium
Azufre	Sulfuros	Thermoplasma
Tiosulfato	Sulfato y sulfuro	Thermotogae, Thermoanaerobacteriales
CO2	Metano	Methanococcus, Methanosarcina, Methanopyrus
Fe3+	Fe2+	Shewanella, Geobacter, Geospirillum, Geovibrio
Mn4+	Mn2+	Shewanella putrefaciens
Arsenato	Arsenito	Desulfotomaculum
Fumarato	Succinato	Wolinella succinogenes, Desulfovibrio, E. coli
DMSO	DMS	Campylobacter, Escherichia

No debe confundirse con la fermentación, que también es un proceso anaeróbico, pero en el que no participa nada parecido a una cadena transportadora de electrones y el aceptor final de electrones es siempre una molécula orgánica como el pirúvico.

Estos organismos efectúan la fermentación alcohólica, transportando el hidrogeno de la DPN-H2 al acetaldehído que se forma descarboxilacion del ácido pirúvico. La energía liberada es de unos 22Kcla/mol glucosa.

La levadura de reproduce poco en condiciones completamente anaeróbicas por la poca energía obtenida, pero es capaz de llevar acabo las demás funciones de la vida. Si hay oxígeno, es capaz de oxidar la glucosa más allá del alcohol, hasta CO2 y agua, sin embargo no toda la azúcar es completamente oxidado.

Además del alcohol, se forma otros compuestos en pequeñas cantidades (como glicerina, ácido sucínico, etc.) durante la fermentación alcohólica. Si el material de partida no es azúcar puro, sino jugo, una gran diversidad de sustancias como aceite, alcoholes mayores, esteres, etc. Aparecen también en el material fermentado

Si se desea una mayor concentración de alcohol, hay que destilar el material fermentado.

> Tipos de fermentación:

- Láctica. Se realiza en los músculos, sobre todo durante el ejercicio intenso, cuando el oxígeno no es suficiente; entonces el ácido pirúvico (C3H4O3) se vuelve aceptor del hidrogeno y se forma el ácido láctico (C3H6O3).

C6H12O6---------------> 2(C3H6O3) + energía (2 ATP)

Algunos microorganismos pueden convertir hasta el 98% del azúcar en ácido láctico, si este no se acumula en cantidades grandes. La acumulación del 1% ya impide la continuación de la fermentación.

- Alcohólica. Se realiza en células de levaduras. Después de que se han formado las dos moléculas de ácido pirúvico (C3H4O3), estas se degradan hasta formar 2CO2 y dos moléculas de etílico (C2H6O), mas 2ATP de energía.

C6H12O6 --------------> 2(C3H6O3) + 2CO2 + energía (2 ATP)

Esta respiración solo se obtiene dos moléculas de ATP por cada molécula de glucosa, en cambio en la aerobia de obtiene 38 ATP

- Butírica. Se efectúa según la ecuación general:

C6H12O6 ---- CH3-CH2-CH2-COOH + CO2 + 2H2O + 15 Kcal.

Organismos que la efectua: Cacillus butiricus, Clostridium, eyc.

- Oxidativas. Estos tipos se llevan a cabo también en la presencia de oxígeno, pero no se efectúa la oxidación completa de la materia.

- Aceitón. El material de partida es el alcohol y se transforma en ácido acético en presencia de oxigeno u otro captor de hidrogeno:

C2H5OH + O2 --- C2H4O2 + H2O + 118Kcal.

Los organismos que efectúa como por ejemplo, Acetobacter aceti, Bacterium xylinum, necesitan sin embargo, otros carbohidratos para sus procesos vitales, razón por la cual el alcohol puro no es fermentado.

- Cítrica y oxálica. El ácido cítrico se produce en escala grande por medio de ciertos tipos de hongos como Aspergillus niger y Ctromices. Pueden transformar los carbohidratos eficazmente en ácido cítrico:

C6H12O6 + 1(1/2) O2 ---- C6H8O7 + 2H2O + 198 Kcal.

Al mismo tiempo puede formarse también acido oxálico, partiendo también del ácido cítrico

C6H12O6 + 4 (1/2) O2 ---- 3C2o4h2 + 3H2O + 493 Kcal.

[Extra]

- (Video) Mega factorias - Fábrica de Cerveza Corona en Zacatecas

[FUENTE]
- http://es.wikipedia.org/wiki/Respiraci%C3%B3n_anaerobia .
- Biología I, por María de los Ángeles Gama Fuertes.
- Base Fisiológicas de la Producción Agrícola, por Paulo de T. Alvim.