La fermentació en general és un conjunt de vies metabòliques. N’hi ha de forces menes i una d’aquestes és la làctica, anomenada així pel seu producte, l’àcid làctic. La fermentació ja devia ser usada pels primers éssers vius, degut a la gran presència de matèria orgànica al medi (algun dia parlo sobre l’orígen de la vida…) i té el seu encant protonostàlgic per això (l’encant de la fermentació com a via metabòlica arcaica és una topada entre la ciència i l’art?). Però aquest puntet especial es manté avui en dia, ja que els humans (i els animals en general) seguim mantenint la fermentació làctica com una via metabòlica auxiliar, tot i que està demostrat que s’obté 19 vegades més energia de la degradació completa d’una molècula de glucosa mitjançant la respiració aeròbica que no pas amb la fermentació làctica. Per què? Doncs perquè aquesta té un avantatge molt important que fa que l’evolució l’hagi mantingut fins als nostres dies: es pot dur a terme en absència d’oxigen (és a dir, en condicions anaeròbiques).
En primer lloc potser cal fer uns aclariments sobre les vies metabòliques i el seu funcionament per especificar la diferència entre respiració i fermentació. La part del metabolisme anomenada catabolisme es dedica a degradar molècules grans per a fer-ne de petites i obtenir així l’energia dels seus enllaços. En molts casos això es fa mitjançant transferències electròniques (d’electrons) i de protons (àtoms d’hidrogen sense el seu únic electró) i al final, tant els electrons i com els protons han d’anar a parar a algun lloc. Aquí és on es distingeix la respiració de la fermentació: en el primer cas l’acceptor final és una molècula inorgànica (l’oxigen en el cas de la respiració aeròbica) i en el segon cas, ho és una d’orgànica (algun compost format principalment de carboni, hidrogen, oxigen o d’altres, ja en menor proporció).
La respiració ceŀlular animal (aquí es important matissar que parlem de la respiració ceŀlular i no de la ventilació pulmonar) es duu a terme amb oxigen (és a dir, que és un procés aeròbic) i quan aquest manca, a la cèŀlula li cal un mecanisme per obtenir energia. Com que les nostres ceŀlules no són capaces de dur a terme un altre tipus de respiració que no sigui l’aeròbica, sempre ens quedarà la fermentació. Però el més curiós del cas, és que la fermentació làctica no aporta aquesta energia necessària sinó que ho fa un procés anomenat glucòlisi (degradació d’una molècula de glucosa a dues d’àcid pirúvic) previ a la fermentació i a la respiració ceŀlular.
Llavors que nassos fa aquesta via amb un rendiment tant baix (per no dir nul) i que a sobre resulta que no aporta energia? Doncs senzillament, permet la continuïtat de la glucòlisi i per tant que aquesta segueixi aportant energia a la cèŀlula.
Resulta que de la glucòlisi se’n desprenen dues molècules d’ATP (sigles de l’anglès d’adenosina trifosfat, en els enllaços entre els ions fosfat de la qual s’emmagatzema l’energia ceŀlular de consum inmediat) i també dues de nicotinamida-adenina-dinucleòtid reduït (una molècula transportadora de protons, NAD pels amics; podeu veure’n el dibuix a l’esquerra). Els protons transportats pel complex innombrable anirien a parar al mitocondri (un orgànul ceŀlular), on es duria a terme el cicle de Krebs i la respiració a la cadena de transport electrònic i protònic. Però si no hi ha oxigen, no es pot dur a terme cap d’aquests dos processos. Així, que només s’usarà l’energia que proporcioni la glicòlisi i aquesta s’anirà repetint mentre no falti glucosa (que es pot obtenir sense problemes de les reserves de glicògen). El problema és que els NAD reduïts (NADH+H+) no serveixen per dur a terme la degradació de la glucosa, ja que aquesta usa ATP (que després es recupera) i NAD oxidats (que és el mateix que dir no reduït). Si la glucòlisi continués sense més, doncs, el citosol (el medi ceŀlular) acabaria saturat de NADH+H+ i sense NAD, de manera que ens quedaríem sense l’única manera que tenim d’obtenir oxigen.
Aquí entra en joc la fermentació làctica: agafa el producte de la glicòlisi, un dels dos pirúvics i el transforma a àcid làctic, procés durant el qual es restitueixen un dels NAD prèviament reduïts a la glicòlisi. Així doncs, si es duu a terme la fermentació amb els dos àcids pirúvics resultants de la glicòlisi, es recuperen íntegres els transportadors protònics per tal d’invertir-los altre cop en la glicòlisi.
Tot això sembla molt maco, però ara ve l’aplicació real de tot plegat. Quan el sistema cardiorespiratori no està del tot desenvolupat, entrenat o acostumat (digueu-li com vulgueu) a dur a terme grans esforços, l’oxígen arriba amb problemes a les cèŀlules musculars i aquestes es veuen obligades a dur a terme la fermentació làctica, del producte de la qual no n’han de fer res i per tant, l’envien a l’exterior. I així, perquè no fem esport tant sovint com tocava (o forcem la màquina quan no toca), se’ns acumulen entre les fibres musculars uns cristallets d’àcid làctic que ens produeixen els malanomenades agulletes (la forma correcta és cruiximent).
Una curiositat respecte això és que les neurones no poden dur a terme la fermentació (algú ha tingut agulletes al cervell? Sona gore i tot) i que depenen exclusivament de les reserves glucídiques de l’organisme, per la qual cosa es fonamental estar ben alimentat, sobretot en època d’exàmens.
Parlant d’exàmens, aquest és el primer post d’una sèrie d’entrades que podrien anomenar-se penitència lectiva o aquelles coses que coneixia perfectament i que un error estúpid va fer que a l’examen semblés el contrari. Per liquidar el meu deute amb la societat, doncs, parlaré al blog sobre l’objecte de la meva errada per tal d’alliçonar el món, sempre àvid de saber. No sé si aquest darrer objectiu l’he complert gaire bé, però la intenció és el que compta.
Tags: Ciència per (V)ΘZ
5 Comments »
