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7.2.2.3.1. Fermentación etílica o alcohólica

Fermentación alcohólica o etílica

La fermentación alcohólica es un proceso catabólico de fermentación, en ausencia de oxígeno, originado por la actividad de algunos microorganismos que procesan la glucosa para obtener como productos finales: un alcohol en forma de etanol (cuya fórmula química es CH3-CH2-OH), dióxido de carbono (CO2) en forma de gas y moléculas de adenosín trifosfato (ATP) que consumen los propios microorganismos en su metabolismo celular energético anaeróbico. El etanol resultante se emplea en la elaboración de algunas bebidas alcohólicas, tales como el vino, la cerveza, la sidra, el cava, etc.

Algunas levaduras (reino Fungi), como Saccharomyces cerevisiae (levaduras de la cerveza) son capaces de transformar el ácido pirúvico en etanol y dióxido de carbono, oxidándose el NADH.

Todas las fermentaciones se llevan a cabo en el citosol. En la fermentación alcohólica, el sustrato que se oxida es la glucosa que ha entrado en la glucólisis, donde se ha formado piruvato, NADH y ATP. El piruvato, después de una descarboxilación (con lo que se desprende CO2) y una reducción (en la que se reoxida el NADH a NAD), se transforma en etanol.

La producción de etanol se realiza gracias a la enzima piruvato descarboxilasa, en células vegetales, hongos y bacterias.

La fermentación alcohólica o etílica consiste en la degradación anaerobia de glucosa a etanol, originándose CO2 como subproducto.

La glucosa se oxida a ácido pirúvico, generando NADH. Posteriormente suceden dos procesos:

  • Descarboxilación del ácido pirúvico, que origina acetaldehído y se libera CO2.
  • Reducción del acetaldehído a etanol, gracias al enzima alcohol-deshidrogenasa, y consumiendo los NADH producidos en la glucólisis.

El rendimiento energético es de 2 ATP, igual que en la fermentación láctica.

La fermentación alcohólica la realizan las levaduras principalmente, destacando la Saccharomyces cerevisiae, que interviene en la producción de vino, cerveza, y en la fabricación del pan. Utilizan la glucosa, procedente de la hidrólisis del almidón en el pan y de la cebada en el caso de la cerveza.

Lógicamente el pan no contiene alcohol, ya que el etanol se evapora con cocción y el CO2 se escapa haciendo el pan esponjoso.

En una bodega, en la que se está fermentando el mosto de la uva, hay que tener cuidado con el CO2 que se produce, puesto que si es un espacio cerrado y sin ventilación, el CO2 puede desplazar al oxígeno y provocar la asfixia.

Las levaduras son organismos aerobios facultativos en los que se produce el efecto Pasteur. Si existe O2 se inhibe la fermentación y degradan el pirúvico totalmente hasta CO2 y agua, aumentando la energía obtenida hasta los 38 ATP por mol, frente a los 2 ATP obtenidos en la fermentación.

Preguntas que han salido en exámenes de acceso a la Universidad (Selectividad, EBAU, EvAU)

Aragón. Junio de 2018, opción A, cuestión 5.

Biotecnología: (2 puntos)

a) ¿Qué tienen en común la fabricación de la cerveza y el pan? (0,5 puntos)

b) ¿Cuál es y de dónde procede la molécula de partida? ¿Cuál es y donde va la molécula resultante de la reacción básica de estos procesos industriales? (1,25 puntos)

c) ¿Qué organismo es el responsable de esta reacción? (0,25 puntos)

Aragón. Junio de 2009, opción B. 5. (2 puntos).

Lea atentamente este texto y conteste a las preguntas indicadas al final.

La cerveza es un producto industrial procedente de la cebada. Las semillas de cebada se humedecen para que germinen, de forma que al iniciarse la germinación sus propias enzimas hidrolíticas rompen los polisacáridos de reserva, (almidón fundamentalmente), en monosacáridos.

Tras detener este proceso por calor, se obtiene la malta. La malta obtenida se somete a la acción de levaduras, que inicialmente se multiplican utilizando los azúcares del medio como fuente de carbono y de energía. Cuando se consume el oxígeno presente, las levaduras inician el proceso que conduce a la producción de la cerveza.

a) ¿Qué monosácarido se originará como resultado de la hidrólisis del almidón? ¿Qué tipos de enlaces deberán romper las enzimas hidrolíticas de las que se habla? (0.5 puntos).

b) ¿Cuáles serán los productos finales de la utilización de los azucares por las levaduras, una vez consumido el oxígeno? (0.5 puntos).

c) Compare la eficacia desde el punto de vista energético, de la etapa en que las levaduras tienen oxígeno disponible y la etapa en la que ya se ha consumido. (1 punto).

País Vasco, Julio de 2018, opción A, cuestión 5.

El bioetanol obtenido por fermentación de glúcidos promete ser el sustituto actual de la gasolina.

a) ¿Qué tipos de organismos son capaces de producir etanol a partir de glucosa y qué ventaja metabólica les supone esta producción? Razona tu respuesta. (0,5 puntos)

b) Ayudándote de un esquema, detalla el proceso bioquímico para obtener etanol a partir de glucosa. (1 punto)

c) ¿Qué efecto tendría la presencia de oxígeno en el proceso?. (0,5 puntos)

País Vasco, Julio de 2018, opción B, cuestión 3.

Aplicaciones de los microorganismos en Biotecnología:

a) Indica qué tienen en común, a nivel de proceso bioquímico la obtención de pan y de vino. Razona tu respuesta. (0,5 puntos)

b) ¿Qué biomolécula se utiliza en ambos procesos como material de partida y en qué producto se convierte? ¿Qué efecto tendría la presencia de aire en estos procesos? Razona tus respuestas. (1 punto)

c) Indica qué tipo de microorganismo es responsable de las transformaciones bioquímicas necesarias para la obtención de pan y de cerveza. ¿Es procariota o eucariota?. Razona tu respuesta. (0,5 puntos)

País Vasco, Julio de 2019, opción B, cuestión 3

En relación con los microorganismos y sus aplicaciones:

a) (0,5 puntos). Indica brevemente qué tipo de microorganismos se utilizan para elaborar pan, cerveza y vino.

b) (1 punto). Indica qué tipo de reacciones bioquímicas convierten los azúcares y almidones en etanol. ¿De dónde procede el CO2 que se produce en estas reacciones?

c) (0,5 puntos). ¿Se trata de reacciones aérobicas o anaerobias?. Razona tus respuestas.

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