Come funziona la fermentazione?

La fermentazione è un processo metabolico che produce cambiamenti chimici nei substrati organici attraverso l'azione degli enzimi. In biochimica, è definito in senso stretto come il processo in cui il glucosio viene scomposto anaerobicamente.

Il processo di fermentazione è complesso e prevede diverse fasi. Ecco una spiegazione semplificata di come funziona la fermentazione:

1. Glicolisi:il primo stadio della fermentazione è la glicolisi, che avviene nel citoplasma della cellula. Durante la glicolisi, una molecola di glucosio viene scomposta in due molecole di piruvato, insieme a una piccola quantità di ATP (adenosina trifosfato) e NADH (nicotinammide adenina dinucleotide).

2. Decarbossilazione del piruvato:il piruvato, prodotto durante la glicolisi, subisce una reazione chimica chiamata decarbossilazione del piruvato. Questa reazione rimuove un atomo di carbonio dal piruvato sotto forma di anidride carbonica (CO2), determinando la produzione di acetaldeide (nel caso della fermentazione dell'etanolo) o acetil-CoA (nel caso della fermentazione dell'acido lattico).

3. Riduzione:nella fase successiva, l'acetaldeide o l'acetil-CoA vengono ridotti per formare il prodotto finale della fermentazione. Nella fermentazione dell'etanolo (eseguita dal lievito), l'acetaldeide viene ridotta in etanolo utilizzando NADH come donatore di elettroni. Nella fermentazione dell'acido lattico (eseguita da alcuni batteri), l'acetil-CoA viene ridotto ad acido lattico utilizzando NADH come donatore di elettroni.

4. Rigenerazione del NAD+:durante la fase di riduzione, il NADH viene utilizzato come donatore di elettroni. Per mantenere l'equilibrio cellulare, il NADH deve essere rigenerato nuovamente in NAD+ per mantenere attivo il processo di fermentazione. Questa rigenerazione si ottiene attraverso vari meccanismi, come il trasferimento di elettroni a una catena di trasporto degli elettroni o l'utilizzo di altre vie metaboliche.

Nel complesso, la fermentazione consente alle cellule di generare ATP e produrre prodotti finali specifici (come etanolo o acido lattico) senza richiedere ossigeno. Svolge un ruolo cruciale in vari settori, tra cui la produzione alimentare (ad esempio, la produzione di birra e yogurt), la produzione di bevande e la biotecnologia.