Główna różnica – oddychanie tlenowe i beztlenowe

Oddychanie tlenowe i beztlenowe to dwa rodzaje oddychania komórkowego występujące w organizmach. Oddychanie komórkowe to proces degradacji pokarmu w celu uwolnienia energii potencjalnej w postaci ATP. Oddychanie tlenowe występuje u wyższych zwierząt i roślin. Oddychanie beztlenowe występuje głównie w mikroorganizmach, takich jak drożdże. Oba procesy wykorzystują glukozę jako surowiec. ten główna różnica między oddychaniem tlenowym a beztlenowym jest to, że oddychanie tlenowe odbywa się w obecności tlenu natomiast oddychanie tlenowe występuje przy braku tlenu.

Ten artykuł analizuje,

1. Co to jest oddychanie tlenowe? – Charakterystyka, Proces 2. Co to jest oddychanie beztlenowe? – Charakterystyka, Proces 3. Jaka jest różnica między oddychaniem tlenowym a beztlenowym?

Czym jest oddychanie tlenowe

Zespół reakcji zachodzących w obecności tlenu, który rozkłada pokarm w celu wytworzenia energii w postaci ATP, jest znany jako oddychanie tlenowe. Najbardziej rozpowszechnionym typem naprawy komórkowej jest oddychanie tlenowe, które występuje u wyższych roślin i zwierząt. Oddychanie tlenowe zachodzi zarówno w cytoplazmie, jak iw mitochondriach. Wytwarza 36 ATP z pojedynczej cząsteczki glukozy. Zasadniczo oddychanie tlenowe obejmuje trzy etapy. Są to glikoliza, cykl kwasu cytrynowego i łańcuch transportu elektronów. Substratem jest głównie glukoza, a nieorganicznymi produktami końcowymi są dwutlenek węgla i woda. Dlatego oddychanie tlenowe jest odwrotnością fotosyntezy. Ogólna reakcja chemiczna oddychania tlenowego jest pokazana poniżej.

Reakcja chemiczna oddychania tlenowego

C₆h₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 2 900 kJ/mol

Glikoliza jest pierwszym etapem oddychania tlenowego i zachodzi niezależnie bez tlenu. Dlatego jest to również pierwszy etap degradacji glukozy w oddychaniu beztlenowym. Glikoliza zachodzi w cytoplazmie wszystkich komórek. Podczas glikolizy glukoza jest rozkładana na dwie cząsteczki pirogronianu, generując 2 ATP jako zysk netto. Ponadto dwie cząsteczki NADH powstają poprzez otrzymanie elektronów z 3-fosforanu aldehydu glicerynowego. Pirogronian jest przekształcany w matrycę mitochondriów, tworząc z pirogronianu acetylo-CoA poprzez eliminację dwutlenku węgla podczas oksydacyjnej dekarboksylacji pirogronianu. Acetyl-CoA następnie wchodzi w cykl kwasu cytrynowego, który jest również nazywany cyklem Krebsa. Podczas cyklu kwasu cytrynowego pojedyncza cząsteczka glukozy jest całkowicie utleniana do sześciu cząsteczek dwutlenku węgla, generując 2 GTP, 6 NADH i 2 FADH₂. Te NADH i FADH2 są połączone z tlenem, generując ATP podczas fosforylacji oksydacyjnej. Fosforylacja oksydacyjna zachodzi w błonie wewnętrznej mitochondriów, przenosząc elektrony przez szereg nośników w łańcuch transportu elektronów. Całkowita wydajność oddychania tlenowego wynosi 36 ATP. Schematyczny diagram oddychania tlenowego pokazano na rycinie 1.

Rysunek 1: Oddychanie tlenowe

Co to jest oddychanie beztlenowe?

Oddychanie beztlenowe to zespół reakcji zachodzących przy braku tlenu, który rozkłada pokarm na proste związki organiczne, wytwarzając energię w postaci ATP. Oddychanie beztlenowe występuje w mikroorganizmach, takich jak niektóre bakterie, drożdże i robaki pasożytnicze. Występuje w cytoplazmie komórek tych organizmów, dając tylko 2 ATP.

Zidentyfikowano dwie kategorie oddychania tlenowego. Pierwsza kategoria oddychania beztlenowego zachodzi poprzez glikolizę i niecałkowite utlenianie pirogronianu do kwasu mlekowego lub etanolu. Proces ten nazywa się fermentacją. Ostateczny akceptor elektronów i akceptor wodoru jest prostym organicznym produktem końcowym. Produkty końcowe są wydzielane do pożywki jako metabolity odpadowe. Podczas fermentacji glikoliza występuje jako pierwszy etap. Powstały pirogronian jest przekształcany w etanol w drożdżach i niektórych bakteriach. W roślinach, gdy brakuje tlenu, etanol jest wytwarzany przez oddychanie beztlenowe. Ten rodzaj fermentacji nazywa się fermentacją etanolu. Ogólna reakcja chemiczna fermentacji etanolu jest pokazana poniżej.

Reakcja chemiczna fermentacji etanolu

C₆h₁₂O₆ → 2C₂h₅OH + 2CO₂ + 118 kJ/mol

U zwierząt, gdy brakuje tlenu, kwas mlekowy jest wytwarzany przez oddychanie beztlenowe. Nazywa się to fermentacją kwasu mlekowego. Ogólna reakcja chemiczna fermentacji kwasu mlekowego jest pokazana poniżej.

Reakcja chemiczna fermentacji kwasu mlekowego

C₆h₁₂O₆ → 2C₃h₆O₃ + 120 kJ/mol

Wydajność fermentacji jest bardzo niska w porównaniu z oddychaniem tlenowym. Kwas mlekowy, który powstaje podczas fermentacji mlekowej, jest toksyczny dla tkanek. Różnicę między oddychaniem tlenowym a oddychaniem beztlenowym w sensie fermentacji kwasu mlekowego przedstawiono na rycinie 2.

Rysunek 2: Różnica między oddychaniem tlenowym a fermentacją mlekową

Podczas drugiej kategorii oddychania beztlenowego końcowym akceptorem elektronów jest siarczan lub azotan na końcu łańcucha transportu elektronów. Niektóre prokarionty, takie jak bakterie i archeony, wykonują ten rodzaj oddychania beztlenowego. Przyjmowanie elektronów przez siarczan wytwarza siarkowodór jako produkt końcowy. W metanogenach końcowym akceptorem elektronów jest dwutlenek węgla, który jako produkt końcowy wytwarza metan.

Różnica między oddychaniem tlenowym a beztlenowym

Tlen

Oddychanie aerobowe: Oddychanie tlenowe odbywa się w obecności tlenu.

Oddychanie beztlenowe: Oddychanie beztlenowe zachodzi przy braku tlenu.

Rodzaj roślin i zwierząt

Oddychanie aerobowe: Oddychanie tlenowe występuje we wszystkich wyższych roślinach i zwierzętach.

Oddychanie beztlenowe: Oddychanie beztlenowe zwykle występuje w mikroorganizmach, ale rzadko w organizmach wyższych.

Występowanie

Oddychanie aerobowe: Oddychanie tlenowe zachodzi tylko wewnątrz komórki.

Oddychanie beztlenowe: Oddychanie beztlenowe może wystąpić wszędzie.

Lokalizacja wewnątrz komórki

Oddychanie aerobowe: Oddychanie tlenowe zachodzi w cytoplazmie i mitochondriach.

Oddychanie beztlenowe: Oddychanie beztlenowe występuje tylko w cytoplazmie.

Stały/tymczasowy charakter

Oddychanie aerobowe: Oddychanie tlenowe zachodzi w sposób ciągły w obecności gazowego tlenu.

Oddychanie beztlenowe: Oddychanie beztlenowe zachodzi w mikroorganizmach w sposób ciągły. Ale u wyższych zwierząt występuje przy braku tlenu.

Kroki

Oddychanie aerobowe: Oddychanie tlenowe zachodzi poprzez glikolizę, utlenianie pirogronianu, cykl TCA, łańcuch transportu elektronów i syntezę ATP.

Oddychanie beztlenowe: Oddychanie beztlenowe zachodzi poprzez glikolizę i niecałkowity rozkład pirogronianu.

Efektywność

Oddychanie aerobowe: Oddychanie tlenowe generuje 36 ATP na cząsteczkę glukozy.

Oddychanie beztlenowe: Oddychanie beztlenowe generuje 2 ATP na cząsteczkę glukozy.

Toksyczność

Oddychanie aerobowe: Oddychanie tlenowe jest nietoksyczne dla organizmu.

Oddychanie beztlenowe: Oddychanie tlenowe jest toksyczne dla organizmów wyższych.

Produkty końcowe

Oddychanie aerobowe: Produktami końcowymi w oddychaniu tlenowym są dwutlenek węgla i woda.

Oddychanie beztlenowe: Produktami końcowymi fermentacji w drożdżach są etanol i dwutlenek węgla. U zwierząt produktem końcowym jest kwas mlekowy. Bakterie wytwarzają metan i siarkowodór jako produkty końcowe.

Utlenianie

Oddychanie aerobowe: Substrat jest całkowicie utleniany do dwutlenku węgla i wody podczas oddychania tlenowego.

Oddychanie beztlenowe: Substrat jest niecałkowicie utleniony podczas oddychania beztlenowego.

Wniosek

Oddychanie komórkowe odbywa się w dwóch ścieżkach znanych jako oddychanie tlenowe i oddychanie beztlenowe. Oddychanie tlenowe występuje głównie u wyższych zwierząt i roślin. Oddychanie beztlenowe występuje w mikroorganizmach, takich jak robaki pasożytnicze, drożdże i niektóre bakterie. Zarówno oddychanie tlenowe, jak i beztlenowe wykorzystują glukozę jako substrat. Oddychanie tlenowe zachodzi w obecności tlenu, całkowicie utleniając podłoże, dając nieorganiczne produkty końcowe, dwutlenek węgla i wodę. W przeciwieństwie do tego, oddychanie beztlenowe zachodzi przy braku tlenu, niecałkowicie utleniając substrat, dając organiczne produkty końcowe, takie jak etanol. Ponieważ oddychanie beztlenowe nie całkowicie utlenia substrat, wydajność ATP jest bardzo niska w porównaniu z wydajnością oddychania tlenowego. Oddychanie tlenowe daje 36 ATP, ale oddychanie beztlenowe daje tylko 2 ATP na cząsteczkę glukozy. Jest to różnica między oddychaniem tlenowym a oddychaniem beztlenowym.

Odniesienie:1. Cooper, Geoffrey M. „Energia metaboliczna”. Komórka: podejście molekularne. Wydanie II. Amerykańska Narodowa Biblioteka Medyczna, 1 stycznia 1970 r. Sieć. 07.04.2017.2. Jurtshuk, Peter i Jr. „Metabolizm bakteryjny”. Mikrobiologia medyczna. Wydanie IV. Amerykańska Narodowa Biblioteka Medyczna, 1 stycznia 1996 r. Internet. 07.04.2017.3. „Oddychanie tlenowe i oddychanie beztlenowe – zdaj moje egzaminy: łatwe notatki dotyczące powtórek egzaminu z biologii GSCE”. Oddychanie tlenowe i oddychanie beztlenowe - zdaj moje egzaminy: łatwe notatki do rewizji egzaminu z biologii GSCE. n.p., b.d. Sieć. 07 kwietnia 2017 r.

Zdjęcie dzięki uprzejmości:1. „Ścieżki aerobowe” Autor: Boumphreyfr – Praca własna (CC BY-SA 3.0) przez Commons Wikimedia2. „2505 Aerobic versus Anaerobic Respiration” OpenStax College — Anatomy & Physiology, witryna sieci Web firmy Connexions. 19 czerwca 2013 r. (CC BY 3.0) przez Commons Wikimedia