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15.3: Fermentación de ácido láctico

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    Resultados de aprendizaje

    • Describir la fermentación de ácido láctico.
    • Describir cómo las bacterias, incluidas las que empleamos para hacer yogurt, producen ATP en ausencia de oxígeno.
    • Discuta cómo sus músculos continúan funcionando para usted incluso cuando su sistema respiratorio y cardiovascular ya no puede mantener un suministro continuo de oxígeno.

    Los cortos estallidos de sprinting son sostenidos por la fermentación en las células musculares. Esto produce apenas suficiente ATP para permitir estas cortas ráfagas de mayor actividad.

    Fermentación de ácido láctico: células musculares y yogur

    Para las cenas de pollo o pavo, ¿prefieres carne ligera u oscura? ¿Te consideras un velocista o un corredor de larga distancia? ¿Cuál es la diferencia biológica entre la carne ligera y la carne oscura? ¿O entre los dos tipos de corredores? ¿Creerías que tiene algo que ver con el color muscular?

    Figura\(\PageIndex{1}\) : ¿Carne ligera u oscura? ¿Sprinting o resistencia? Las células musculares conocen dos formas de producir ATP: la respiración aeróbica y anaeróbica.

    ¿Los baquetas y la destreza atlética están relacionados?

    El color muscular refleja su especialización para el metabolismo aeróbico o anaeróbico. Aunque los humanos son aerobios obligados (un organismo que requiere oxígeno para la respiración celular), nuestras células musculares no han renunciado a vías antiguas que les permiten seguir produciendo ATP rápidamente cuando el oxígeno se agota. La diferencia es más pronunciada en pollos y urogallos (ver figura a continuación), que se paran todo el día sobre sus piernas. Durante largos periodos de tiempo, realizan respiración aeróbica en sus músculos rojos “especializados para la resistencia”. Si estás familiarizado con el urogallo, sabes que estas aves “al ras” con gran velocidad en distancias cortas. Dicho vuelo “sprinting” depende de la respiración anaeróbica en los glóbulos blancos del músculo mamario y del ala, permitiendo una rápida producción de ATP en situaciones de bajo oxígeno.

    Figura\(\PageIndex{2}\) : El urogallo volado utiliza respiración anaeróbica (fermentación de ácido láctico) en músculos de alas y mamas para rápidos estallidos de velocidad para escapar de los depredadores.

    Ningún músculo humano es todo rojo o todo blanco, pero lo más probable es que, si sobresales en correr distancias cortas o en un deporte como el levantamiento de pesas, tengas más fibras glicolíticas blancas en los músculos de tus piernas, permitiendo la respiración anaeróbica. Si corres maratones, probablemente tengas más fibras oxidativas rojas, realizando respiración aeróbica.

    Fermentación de ácido láctico

    Es posible que no hayas estado consciente de que tus células musculares pueden fermentar. La fermentación es el proceso de producción de ATP en ausencia de oxígeno, solo a través de la glucólisis. Recordemos que la glucólisis rompe una molécula de glucosa en dos moléculas de piruvato, produciendo una ganancia neta de dos moléculas de ATP y dos moléculas de NADH. La fermentación de ácido láctico es el tipo de respiración anaeróbica que realizan las bacterias del yogur (Lactobacillus y otras) y por tus propias células musculares cuando las trabajas duro y rápido.

    Figura\(\PageIndex{3}\) : Ácido láctico,\(\ce{C_3H_6O_3}\).

    La fermentación con ácido láctico convierte el piruvato de 3 carbonos en el ácido láctico de 3 carbonos\(\left( \ce{C_3H_6O_3} \right)\) (ver figura a continuación) y regenera NAD\(^+\) en el proceso, permitiendo que la glucólisis continúe produciendo ATP en condiciones de bajo oxígeno. Dado que hay un suministro limitado de NAD\(^+\) disponible en cualquier celda dada, este aceptor de electrones debe regenerarse para permitir que la producción de ATP continúe. Para lograrlo, el NADH dona sus electrones extra a las moléculas de piruvato, regenerando NAD\(^+\). El ácido láctico se forma por la reducción del piruvato.

    \[\ce{C_3H_3O_3} \: \text{(pyruvate)} \: + \ce{NADH} \rightarrow \ce{C_3H_6O_3} \: \text{(lactic acid)} \: + \ce{NAD^+}\]

    la fermentación ácida actica convierte el piruvato en ácido láctico, y regenera NAD\(^+\) a partir de\(NADH\).

    Figura\(\PageIndex{4}\) : La fermentación de ácido láctico produce ATP en ausencia de oxígeno al convertir la glucosa en ácido láctico (a través de un intermedio piruvato). Hacer ácido láctico a partir del piruvato oxida el NADH, regenerando el NAD\(^+\) para que la glucólisis pueda continuar produciendo más ATP rápidamente. Cada círculo representa un átomo de carbono.

    Para las bacterias Lactobacillus, el ácido resultante de la fermentación mata a los competidores bacterianos en suero de leche, yogur y algo de requesón. Los beneficios se extienden a los humanos que disfrutan de estos alimentos, también (Figura\(\PageIndex{5}\)).

    Figura\(\PageIndex{5}\) : Las bacterias Lactobacillus utilizan el mismo tipo de respiración anaeróbica que nuestras células musculares. El ácido láctico reduce la competencia de otras bacterias y saboriza el yogur.

    Es posible que hayas notado este tipo de fermentación en tus propios músculos, porque la fatiga muscular y el dolor están asociados con el ácido láctico. El ácido láctico se acumula en tus células musculares a medida que avanza la fermentación durante momentos de ejercicio extenuante. Durante estos tiempos, tus sistemas respiratorio y cardiovascular no pueden transportar oxígeno a tus células musculares, especialmente a las de tus piernas, lo suficientemente rápido como para mantener la respiración aeróbica. Para permitir la producción continua de algo de ATP, sus células musculares utilizan la fermentación de ácido láctico.

    Recursos Suplementarios

    Colaboradores y Atribuciones

    • CK-12 Foundation by Sharon Bewick, Richard Parsons, Therese Forsythe, Shonna Robinson, and Jean Dupon.

    • Allison Soult, Ph.D. (Department of Chemistry, University of Kentucky)

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