Qual é a vantagem metabólica de se produzir etanol?

Alguns tecidos de plantas, alguns invertebrados, protistas e microorganismos, em condições anaeróbicas ou de hipoxia o piruvato é convertido em etanol . Ao contrário dos metabolismos aeróbios que dependem do aporte de oxigénio e são limitados pela disponibilidade deste, a glicólise anaeróbia não depende da disponibilidade de oxigênio e pode aumentar de velocidade até cerca de 1000 vezes a velocidade em repouso, ou seja, os 2 ATP/glicose podem representar muitos ATP/minuto.

A terceira grande rota do metabolismo do piruvato leva ao etanol. Em alguns tecidos vegetais e em cetros invertebrados,protistas e microorganismos como a levedura da fabricação da cerveja,o piruvato é convertido anaerobicamente em etanol e CO2,um processo chamado de fermentação alcoólica,fermentação do etanol ou,simplesmente,fermentação do álcool.

  O etanol segue seu destino. 80-90% dele será oxidado no fígado, com o auxílio de enzimas. (os outros 10% se destinarão aos diversos tecidos do corpo humano caso o álcool tenha sido 90% metabolizado no fígado,caso seu metabolismo no órgão seja de 80%, 10% restantes são destinados aos tecidos enquanto que os outros 10%  dele será expelido pela respiração ou excretado na urina). As enzimas que auxiliam nesse processo são a Álcool desidrogenase (ADH)- que catalisa a oxidação a acetaldeído; a CYP2E1, - principal componente do sistema microssomal hepático de oxidação do etanol (MEOS); e a catalase, - localizada nos peroxissomas dos hepatócitos, responsável por apenas cerca de 10% da oxidação. Existe ainda outra via de metabolização do etanol,via não oxidativa,que envolve a esterificação do etanol com ácidos gordos (ácidos graxos) o que conduz à formação de ésteres etílicos de ácidos graxos (FAEE). A produção de acetaldeído é a principal consequência metabólica via ADH, uma vez que este e outros aldeídos são capazes de formar adutos estáveis com proteínas e podem ainda conduzir a respostas pró-inflamatórias e pró-fibrogénicas, que parecem contribuir para a progressão da lesão hepática.

Mas o básico,a glicose é convertida em piruvato pela glicólise,e o piruvato em etanol e CO2 em um processo de dois passos. No primeiro passo,o piruvato sofre a descarboxilação em uma reação irreversível catalisada pela piruvato carboxilase. Essa reação é uma descarboxilação simples e não envolve a oxidação do piruvato. A piruvato carboxilase requer Mg2+ e tem uma coenzima firmemente ligada a Tiamina Pirofosfato (TPP). No segundo passo,por ação da álcool desidrogenase,o acetaldeído é reduzido a etanol,com o NADH derivado da atividade da gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase fornecendo poder redutor.

Do metabolismo do etanol, todo NADH+H+ que é produzido no citosol é gasto nesse mesmo compartimento logo, o saldo energético é também de 2 ATP. No fígado, os níveis altos de NADH e Acetil-CoA, que são resultados do metabolismo de etanol, inibem a atividade do ciclo do ácido cítrico e cetogênese. Por outro lado, mostram um efeito estimulador na síntese de gorduras neural e colesterol. Ocorre então, um armazenamento de lipídeos no fígado. Este aumento no conteúdo gorduroso do fígado chegando a menos que 5% e a mais que 50% do peso da matéria seca é normalmente reversíveis.

A vantagem provém da não dependência de oxigênio,além da relação evolucionista da questão,devido ao curso da mesma,ocorreram diversas variações no nível de oxigênio atmosférico,o que pode representar um mecanismo a priori simples,a posteriori poderia representar uma enorme vantagem adaptativa.

Em leveduras anaeróbicas facultativas, a fermentação alcoólica ocorre para que o piruvato, produto final da via glicolítica, possa ser oxidado, nesse processo ocorre a oxidação de carreadores de elétrons, no caso do NAD (Dinucleótido de nicotinamida e adenina), para que eles possam retornar a via glicolítica para serem reduzidos novamente. Por esse motivo a fermentação alcoólica é importante para manter os carreadores de elétrons ativos e podendo assim voltar para serem reduzidos. Nos seres humanos não ocorre a fermentação alcoólica, mas sim a fermentação lática que age da mesma forma. 

NAD+ forma oxidada, e NADH.H+ forma reduzida.