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7.2.2.3. Fermentaciones

Fermentación

La fermentación es un proceso catabólico de oxidación incompleta, que no requiere oxígeno (condiciones anaerobias), en el que el aceptor final de electrones es un compuesto orgánico.

La fermentación se puede producir en el citoplasma de bacterias, levaduras, células musculares y células vegetales.

Según los productos finales, existen diversos tipos de fermentación.

En las células de un mismo organismo pueden producirse tanto respiración celular como fermentación, según las condiciones ambientales de las células. Por ejemplo, algunas células vegetales, que cuando tienen poco oxígeno oxidan el NADH obtenido en la glucólisis produciendo alcohol etílico. Otro ejemplo, es el de las agujetas, que aunque son producidas por microrroturas de fibras musculares, algunos autores opinan que son producidas por la cristalización de ácido láctico. Sin embargo, son los microorganismos (levaduras y bacterias) en los que mayor variedad de tipos de fermentación encontramos.

En la fermentación se produce la oxidación incompleta de los compuestos orgánicos, por lo que no se libera toda la energía contenida. El rendimiento energético obtenido es muy bajo, ya que sólo se forman 2 moléculas de ATP por fosforilación a nivel de sustrato, en la glucólisis, sin la participación de la cadena respiratoria.

Aunque parezca que la fermentación no es rentable energéticamente por el poco ATP producido, permite regenerar el NAD+, necesario para que la glucólisis se pueda seguir realizando.

Probablemente, las fermentaciones son las rutas catabólicas más antiguas que han existido, ya que la atmósfera primitiva no tenía oxígeno.

La fermentación de los glúcidos tiene una primera etapa común con la respiración, la glucólisis, y después, del ácido pirúvico obtenido, se obtienen distintos productos finales. Las etapas de la fermentación son:

  • Glucólisis: oxidación de la glucosa a ácido pirúvico. Se consume NAD+ y se produce NADH y 2 ATP.
  • Reducción del ácido pirúvico para obtener los productos finales. Se obtiene NAD+, que volverá a ser utilizado en la glucólisis. Si el producto originado es ácido láctico se ha producido la fermentación láctica, mientras que si se ha obtenidos etanol y CO2 se trata de la fermentación alcohólica.

Según el producto final obtenido se distinguen varios tipos de fermentaciones:

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

Castilla La Mancha, Julio de 2023, pregunta 2.2.

Existen hongos útiles para el ser humano y otros perjudiciales. Por ejemplo, Aspergillus oryzae (koji) se utiliza para la elaboración de la salsa de soja (shoyu), que es como el “kétchup” de la cocina japonesa, añadiendo el hongo a una mezcla de granos de soja, trigo, agua y sal. La fermentación de esta mezcla produce la famosa salsa. Por otra parte, Blastomyces dermatitidis es una especie que produce una enfermedad que puede afectar a perros y seres humanos, la “blastomicosis”, al inhalar las esporas del hongo.

a. ¿Qué es la fermentación? Explique un ejemplo de fermentación que conozca.
b. Hay células eucariotas capaces de realizar tanto la fermentación como la respiración. Explique en qué circunstancias hacen que se siga una u otra vía.
c. Defina el concepto de infección. Exponga con un ejemplo una vía de transmisión por la que un microorganismo pueda provocar una infección en una persona.

Andalucía, Junio de 2018, opción B, cuestión 3. Andalucía, Junio de 2019, opción A, cuestión 2.

a) Defina fermentación [0,5].

b) Indique dos tipos de células que la realizan [0,5] y en qué lugar de las mismas se lleva a cabo [0,2].

c) ¿Por qué su rentabilidad energética es diferente a la de la respiración celular? [0,8]

Aragón .Septiembre de 2016, opción A, cuestión 2. Septiembre de 2012, opción A. 2. (2 puntos).

En relación con la imagen adjunta, conteste las siguientes cuestiones:

a) ¿Qué vía metabólica comprende el conjunto de reacciones que transforman la glucosa en ácido pirúvico? (0,2 puntos). ¿Y las que transforman el ácido pirúvico en ácido láctico? (0,2 puntos). ¿Y las que transforman el ácido pirúvico en etanol? (0,2 puntos). Indique el nombre de la molécula señalada con el número 1 (0,2 puntos) y el de la vía metabólica señalada con el número 2. (0,2 puntos)

b) Explique razonadamente cuál de los tres destinos del ácido pirúvico será más rentable para la célula desde el punto de vista energético (0,4 puntos). Indique el destino del CO2, FADH2 y NADH (0,2 puntos). Defina los términos anabolismocatabolismo (0,4 puntos)

Aragón. Junio de 2014, opción B, cuestión 3.

Fermentaciones. (2 puntos)

a) Concepto y localización celular. (1 punto)

b) Explique brevemente dos tipos de fermentaciones de la glucosa citando los productos resultantes. (1 punto)

Aragón. Septiembre de 2013, opción A. Cuestión 1. 

Tema de desarrollo corto: Fermentaciones. (3 puntos)

a) Concepto, tipos de células que la realizan y localización celular.

b) Explicar brevemente dos tipos de fermentaciones de la glucosa citando los productos resultantes en cada una de ellas e indicar un ejemplo de aplicación práctica para cada tipo.

Aragón. Septiembre de 2010, opción A. 4.

Describa un proceso de fermentación realizada en células eucariotas y otro en microorganismos, indicando su importancia en cada tipo de organismo y sus etapas fundamentales. (2 puntos)

Aragón. Septiembre de 2005 opción B. Cuestión 2.- Responda brevemente (2 puntos):

a) ¿Qué función desempeña el ATP en el metabolismo celular? (ejemplo);

b) ¿Por qué se obtiene más ATP en la cadena respiratoria que en una fermentación?;

c) Indique tres fermentaciones industriales y qué tipo de fermentación se trata;

d) ¿Por qué es peligroso entrar en una bodega donde se esté produciendo la fermentación del mosto de la uva?;

e) En determinadas circunstancias en los músculos se pueden dar fermentaciones. ¿por qué?.

Navarra, Julio de 2019, opción B, cuestión 4

a) Explica en qué consiste el proceso de fermentación.

b) Indica cómo es el rendimiento de este proceso en comparación con la respiración aerobia.

c) ¿En qué circunstancias ocurre en las células animales? Razona la respuesta.

La Rioja, Julio de 2020, pregunta 10

Defina fermentación e indique el lugar de la célula donde se realiza. Cite dos ejemplos de fermentación indicando en cada caso el tipo de células/organismo que la realiza. Explique la diferencia entre el rendimiento energético de la fermentación y de la respiración. (1 punto)

Madrid, modelo de 2020. pregunta A5

A.5.- (2 puntos) Referente al metabolismo en una célula eucariota:

a) Indique una semejanza y dos diferencias entre fermentación y respiración celular (0,75 puntos).
b) Indique la localización subcelular de los procesos metabólicos referidos en el apartado anterior (0,5 puntos).
c) Indique los mecanismos de obtención de ATP que presenta una célula vegetal (0,75 puntos).

Madrid, Julio de 2020, pregunta B4

B.4.- (2 puntos) Respecto a los procesos energéticos celulares:

b) Indique las diferencias entre los procesos de fermentación alcohólica y láctica en cuanto a: organismos que los realizan y procesos industriales en los que se emplean (1 punto).

Aragón, Junio de 2021, pregunta 7

7.- En la gráfica adjunta se representa la variación de la glucosa en un medio de cultivo de células eucariotas, primero en condiciones aeróbicas, aunque en un momento dado se retira el oxígeno: (2 puntos)

a) En presencia de oxígeno, ¿qué proceso(s) es/son responsable(s) de la disminución de glucosa en el medio? ¿En qué lugar de la célula se produce(n)? (0,5 p)
b) En ausencia de oxígeno, ¿qué proceso/s es/son responsable(s) de la disminución de glucosa en el medio? ¿En qué lugar de la célula se produce(n)? (0,5 p)
c) Cite dos productos finales de la reacción que podríamos detectar en presencia de oxígeno. (0,5 p)
d) ¿En cuál de las dos situaciones se obtendrá más energía? Razone la respuesta. (0,5 p)

Cantabria, Julio de 2022, pregunta 4

Indique dos tipos de microorganismos implicados en procesos fermentativos de interés industrial, poniendo ejemplo en cada caso del tipo de producto final obtenido.

Asturias, Junio de 2023, pregunta 7

Pregunta 7. El cultivo de la vid y la elaboración de vino apareció alrededor del año 5.000 a.C. y quedó establecida en la Edad de Bronce, 3.000 a.C.

a. ¿Cómo se llama el proceso de producción de vino a partir de zumo de uvas y qué grupo de microorganismos lo realizan? (Calificación 0.5 puntos)
b. Explica por qué el yogur natural tiene un rango del pH entre 4 y 4.5. (Calificación 0.5 puntos)
c. Explica qué es una planta transgénica. (Calificación 0.5 puntos)
d. ¿Cómo se denomina el empleo de microorganismos para eliminar del medio contaminantes como por ejemplo vertidos de petróleo? (Calificación 0.5 puntos)

Cantabria, Junio de 2023, pregunta 6

Defina el concepto de fermentación. Explique brevemente dos tipos de productos derivados de la fermentación de la glucosa, citando sus aplicaciones (industriales).

Ideas fundamentales sobre la fermentación

La fermentación

  • La fermentación es un proceso catabólico de oxidación incompleta, que no requiere oxígeno (condiciones anaerobias), en el que el aceptor final de electrones es un compuesto orgánico.
  • Se produce en el citoplasma de bacterias, levaduras, células musculares y células vegetales.
  • Oxidación incompleta de los compuestos orgánicos.
  • Etapas de la fermentación:
    • Glucólisis: oxidación de la glucosa a ácido pirúvico. Se consume NAD+ y se produce NADH y 2 ATP. Solo se obtienen estos 2 ATP.
    • Reducción del ácido pirúvico para obtener los productos finales. 
  • Principales tipos de fermentación:

Cataluña, Junio de 2016, pregunta 3B

Un alumno de segundo de bachillerato ha encontrado estas imágenes relativas a dos prácticas de biología.

En la práctica A, al inicio del experimento, observamos un vegetal acuático (Elodea canadensis) dentro de un tubo de ensayo lleno de agua. Al cabo de un rato, vemos que en la parte superior del tubo de ensayo el agua se ha desplazado y una parte del volumen del tubo es ocupado por un gas.

En la práctica B, al inicio del experimento, observamos un sacarímetro lleno de una solución de agua y glucosa mezclada con una muestra de levadura Saccharomyces cerevisiae. Al cabo de un rato, vemos que en la parte superior del sacarímetro la solución ha sido desplazada y una parte del volumen del tubo es ocupado por un gas.

1) Qué gas se ha generado durante la práctica A? ¿Y durante la práctica B? Cumplimente la tabla que hay ha a continuación con las informaciones correspondientes. [1 punto]

 

Práctica A

Práctica B

Nombre del gas

Nombre de la vía metabólica concreta que genera el gas

Balance global de esta vía metabólica concreta

2) El alumno le pregunta al profesor qué pasaría si se hiciera alguna variación en el diseño experimental de estas prácticas. Le propone hacerlas primero a oscuras, sin nada de luz, y después en un espacio a una temperatura de 60 ºC,

a) Responda a las siguientes preguntas, relacionadas con los nuevos experimentos con respecto a la práctica A:

¿Obtendrá la misma cantidad de gas si hace la práctica A sin luz? ¿Sí/no?. Justificación.

¿Obtendrá la misma cantidad de gas si hace la práctica A a una temperatura de 60 °C? ¿Sí/no?. Justificación.

b) Responda a las siguientes preguntas, relacionadas con los nuevos experimentos con respecto a la práctica B:

¿Obtendrá la misma cantidad de gas si hace la práctica B sin luz? ¿Sí/no?. Justificación.

¿Obtendrá la misma cantidad de gas si hace la práctica B a una temperatura de 60 °C? ¿Sí/no?. Justificación.

3) Elodea canadensis es una planta invasora y, por lo tanto, no se puede comercializar. Por ello, el profesor pide al alumno que proponga algún organismo alternativo para llevar a cabo estas prácticas. El alumno propone hacer la práctica A con cianobacterias de la especie Arthrospira platensis, y la práctica B con bacilos Lactobacillus bulgaricus, que se utilizan para hacer yogur. [1 punto]

a) Mencione dos características celulares de estas dos bacterias que no se encuentren en las células de Elodea canadensis ni en las de Saccharomyces cerevisiae.

b) Con estos organismos, ¿obtendrá los mismos gases que en las prácticas originales?Marque las respuestas correctas y justifiquelas.

Haciendo la práctica A con la cianobacteria Arthrospira platensis, ¿Obtendrá el mismo gas que con Elodea canadensis?

Sí / No

Justificación:

Haciendo la práctica B con el bacilo Lactobacillus bulgaricus, ¿Obtendrá el mismo gas que con Saccharomyces cerevisiae?

Sí / No

Justificación:

 

Cataluña, Junio de 2021, ejercicio 5, apartado 2

Las aceitunas recogidas de los árboles se someten a un proceso de fermentación para obtener las aceitunas de mesa. Algunos microorganismos que fermentan las aceitunas son bacterias lácticas de la especie Lactobacillus pentosus o levaduras de la especie Saccharomyces cerevisiae. Para hacer la fermentación utilizan la glucosa y otros azúcares que hay en la aceituna. Ahora bien, el tipo de fermentación que hacen es diferente. El producto final de la fermentación de Lactobacillus pentosus provoca una disminución del pH por acumulación de ácido láctico. En cambio, uno de los productos de la fermentación que hace Saccharomyces cerevisiae es un gas que a veces causa deformaciones de las aceitunas mediante la formación de bolsas donde se acumula el gas. ¿Qué tipo de fermentación hacen estos microorganismos? Escriba el balance de la reacción que tiene lugar en cada caso a partir de la glucosa. [1 punto]

Repasando las fermentaciones

Pregunta

¿Qué tipo de proceso es la fermentación?

Respuestas

Proceso anabólico.

Proceso catabólico.

Proceso aerobio.

Proceso fotosintético.

Retroalimentación

Pregunta

¿En qué parte de la célula se produce la fermentación?

Respuestas

Núcleo.

Mitocondria.

Citoplasma.

Retículo endoplasmático.

Retroalimentación

Pregunta

¿Cuál es el aceptor final de electrones en la fermentación?

Respuestas

Oxígeno.

ATP.

NADH.

Compuesto orgánico.

Retroalimentación

Pregunta

¿Qué es necesario regenerar para que la glucólisis pueda seguir realizándose en la fermentación?

Respuestas

ATP.

NAD+.

Glucosa.

Mitocondrias.

Retroalimentación

Pregunta

¿Cuántas moléculas de ATP se forman en la glucólisis durante la fermentación?

Respuestas

0.

1.

2.

3.

Retroalimentación

Pregunta

¿Cuál es el producto final de la fermentación láctica?

Respuestas

Ácido láctico.

Etanol.

CO2.

Piruvato.

Retroalimentación

Pregunta

¿Qué se obtiene a partir del ácido pirúvico en la fermentación alcohólica?

Respuestas

Etanol.

Etanol y CO2.

Ácido láctico.

Glucosa.

Retroalimentación

Pregunta

¿Por qué se considera a la fermentación como una de las rutas catabólicas más antiguas?

Respuestas

Porque requiere oxígeno.

Porque se produce en la mitocondria.

Porque la atmósfera primitiva no tenía oxígeno.

Porque libera mucha energía.

Retroalimentación

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