Główna różnica – fermentacja a oddychanie

Fermentacja i oddychanie to dwa rodzaje procesów komórkowych, biorących udział w rozkładaniu glukozy w komórce. Zarówno fermentacja, jak i oddychanie są procesami katabolicznymi, generującymi energię w postaci ATP. ten główna różnica między fermentacją a oddychaniem jest to podczas fermentacji NADH nie jest wykorzystywany w fosforylacji oksydacyjnej w celu wytworzenia ATP, podczas gdy podczas oddychania NADH jest wykorzystywany w fosforylacji oksydacyjnej w celu wytworzenia trzech ATP na NADH.

Ten artykuł dotyczy

1. Co to jest fermentacja? – Charakterystyka, Proces 2. Co to jest oddychanie? – Charakterystyka, Proces 3. Jaka jest różnica między fermentacją a oddychaniem?

Co to jest fermentacja

Fermentacja to chemiczny rozkład substratów organicznych, takich jak glukoza, przez mikroorganizmy, takie jak bakterie i drożdże, zwykle wydzielający musowanie i ciepło. Występuje w mikroorganizmach, takich jak niektóre bakterie, drożdże i robaki pasożytnicze. Fermentacja zlokalizowana jest w cytoplazmie komórek tych organizmów. Wydajność netto fermentacji to tylko 2 ATP. Proces fermentacji przebiega dwuetapowo: glikoliza i częściowe utlenianie pirogronianu.

Istnieją dwa rodzaje fermentacji znane jako fermentacja etanolowa i fermentacja kwasu mlekowego. Fermentacja etanolowa występuje w drożdżach przy braku tlenu. Dlatego nazywane są beztlenowcami fakultatywnymi. Fermentacja kwasu mlekowego występuje w bakteriach. W przypadku braku tlenu zwierzęta wytwarzają również kwas mlekowy głównie w mięśniach. Kwas mlekowy jest toksyczny dla tkanek. Glikoliza jest taka sama dla obu fermentacji. Podczas glikolizy glukoza jest rozkładana na dwie cząsteczki pirogronianu, generując 2 ATP jako zysk netto. Poza tym dwie cząsteczki NADH powstają w wyniku otrzymania elektronów z 3-fosforanu aldehydu glicerynowego. Podczas fermentacji etanolowej pirogronian jest dekarboksylowany do aldehydu octowego poprzez usunięcie dwutlenku węgla. Aldehyd octowy jest przekształcany w etanol przy użyciu atomów wodoru NADH. Musowanie następuje w wyniku uwolnienia gazowego dwutlenku węgla do pożywki przez komórki w pożywce. Podczas fermentacji kwasu mlekowego pirogronian jest przekształcany w kwas mlekowy, który następnie jest utleniany do mleczanu. Ogólna reakcja chemiczna dla fermentacji etanolowej i fermentacji kwasu mlekowego została podana poniżej.

Fermentacja etanolowa:

C₆h₁₂O₆ → 2C₂h₅OH + 2CO₂ + 2ATP

Fermentacja kwasu mlekowego:

C₆h₁₂O₆ → 2C₃h₆O₃ + 2ATP

Rysunek 1: Fermentacja etanolu i kwasu mlekowego

Czym jest Oddychanie

Oddychanie to zestaw reakcji chemicznych zaangażowanych w produkcję energii przez całkowite utlenienie żywności. Uwalnia dwutlenek węgla i wodę jako produkty uboczne. Oddychanie jest najbardziej obfitym i najbardziej wydajnym procesem spośród procesów wytwarzania energii. Występuje u wyższych roślin i zwierząt, które wykorzystują złożone procesy komórkowe o dużym zużyciu energii. Podczas oddychania wytwarzanych jest 36 ATP. Cały proces zachodzi w cytoplazmie i mitochondriach.

Oddychanie przebiega w trzech etapach: glikoliza, cykl kwasu cytrynowego i łańcuch transportu elektronów. Glikoliza występuje w cytoplazmie komórki w taki sam sposób, jak podczas fermentacji. Dwie cząsteczki pirogronianu wytworzone w procesie glikolizy są przenoszone do macierzy mitochondrialnej. Uwalniają dwie cząsteczki dwutlenku węgla, po jednej z każdej i stają się acetylo-CoA podczas dekarboksylacji oksydacyjnej. Ten acetylo-CoA wchodzi w cykl kwasu cytrynowego, znany również jako cykl Krebsa. Podczas cykl kwasu cytrynowego, pojedyncza cząsteczka glukozy jest całkowicie utleniona do sześciu cząsteczek dwutlenku węgla, generując 2 GTP, 6 NADH i 2 FADH₂. Te NADH i FADH₂ łączą się z tlenem, generując ATP podczas fosforylacji oksydacyjnej, która zachodzi w wewnętrznej błonie mitochondrialnej. Podczas fosforylacji oksydacyjnej elektrony w NADH i FADH₂ są przenoszone przez szereg nośników elektronów zwanych łańcuch transportu elektronów. Wydajność netto ATP wynosi trzydzieści sześć w oddychaniu. Ogólna reakcja chemiczna jest pokazana poniżej.

Oddychanie:

C₆h₁₂O₆ + 60₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 36ATP

Rysunek 2: Oddychanie

Różnica między fermentacją a oddychaniem

Definicja

Fermentacja: Fermentacja to chemiczny rozkład substratu organicznego, takiego jak glukoza, przez mikroorganizmy, takie jak bakterie i drożdże, zwykle wydzielający musowanie i ciepło.

Oddychanie: Oddychanie to zestaw reakcji chemicznych zaangażowanych w produkcję energii przez całkowite utlenienie żywności. Uwalnia dwutlenek węgla i wodę jako produkty uboczne.

Tlen

Fermentacja: Do fermentacji nie jest potrzebny tlen.

Oddychanie: Do oddychania potrzebny jest tlen.

Woda

Fermentacja: Podczas fermentacji nie powstaje woda.

Oddychanie: Woda jest produktem ubocznym podczas oddychania.

Występowanie

Fermentacja: Fermentacja zachodzi w cytoplazmie.

Oddychanie: Oddychanie zachodzi w cytoplazmie i mitochondriach.

Wydajność netto ATP

Fermentacja: Fermentacja generuje tylko dwa ATP poprzez rozkład pojedynczej cząsteczki glukozy.

Oddychanie: Oddychanie generuje 36 ATP poprzez rozpad pojedynczej cząsteczki glukozy.

Utlenianie podłoża

Fermentacja: Podłoże, glukoza nie jest całkowicie rozkładana podczas fermentacji.

Oddychanie: Substrat, glukoza, jest całkowicie rozkładany podczas oddychania.

Rodzaje

Fermentacja: Fermentacja etanolowa i fermentacja kwasu mlekowego to dwa rodzaje fermentacji występujące w organizmach.

Oddychanie: Oddychanie tlenowe i beztlenowe to dwa rodzaje oddychania występujące w organizmach.

Ostateczny akceptor elektronów

Fermentacja: Ostateczny akceptor elektronów w fermentacji to cząsteczka organiczna, zwykle aldehyd octowy w fermentacji etanolowej i pirogronian w fermentacji kwasu mlekowego.

Oddychanie: Ostatecznym akceptorem elektronów jest głównie tlen.

Produkty końcowe

Fermentacja: Fermentacja etanolowa generuje etanol i dwutlenek węgla. Fermentacja kwasu mlekowego wytwarza kwas mlekowy jako produkt końcowy.

Oddychanie: Oddychanie generuje nieorganiczne produkty końcowe, dwutlenek węgla i wodę.

NAD⁺ Regeneracja

Fermentacja: Podczas regeneracji NAD nie wytwarza się ATP⁺ w fermentacji.

Oddychanie: Trzy ATP są generowane podczas regeneracji NAD⁺ w oddychaniu.

Fosforylacja oksydacyjna

Fermentacja: Podczas fermentacji nie zachodzi fosforylacja oksydacyjna.

Oddychanie: Podczas oddychania ATP są generowane z NADH i FADH2 poprzez fosforylację oksydacyjną.

Rodzaj organizmu

Fermentacja: Fermentacja zwykle występuje w mikroorganizmach, takich jak drożdże.

Oddychanie: Oddychanie występuje w organizmach wyższych.

Składka

Fermentacja: Fermentacja ma mniejszy udział w produkcji energii dla procesów komórkowych na Ziemi.

Oddychanie: Oddychanie ma największy udział w wytwarzaniu energii dla procesów komórkowych na Ziemi.

Wniosek

Fermentacja i oddychanie to dwa procesy zaangażowane w katabolizm substratów organicznych, które są wykorzystywane jako pożywienie podczas produkcji energii wymaganej przez procesy komórkowe. Podczas fermentacji i oddychania energia potencjalna zmagazynowana w cząsteczkach organicznych jest przekształcana w kinetyczną energię chemiczną w postaci ATP. Oba procesy zaczynają się od glikolizy, w wyniku której powstają dwie cząsteczki pirogronianu. Glikoliza zachodzi w cytoplazmie wszystkich komórek na ziemi. Tlen nie bierze udziału w glikolizie. Ale w obecności tlenu pirogronian w cytoplazmie wchodzi do macierzy mitochondrialnej, aby przejść cykl kwasu cytrynowego, który całkowicie utlenia pirogronian. To całkowite utlenienie zachodzi tylko podczas oddychania. NADH i FADH₂ są również wytwarzane przez cykl kwasu cytrynowego. Są one redukowane przez fosforylację oksydacyjną w błonie wewnętrznej mitochondriów. W przeciwieństwie do tego fermentacja zachodzi przy braku tlenu, niecałkowicie utleniając pirogronian do etanolu lub mleczanu. Podczas fermentacji etanolu pirogronian jest przekształcany w aldehyd octowy, który jest następnie przekształcany w etanol. NADH wytwarzany w procesie glikolizy fermentacyjnej, podczas regeneracji oddaje swoje elektrony aldehydowi octowemu. Dlatego główną różnicą między fermentacją a oddychaniem jest zdolność do wytwarzania ATP podczas procesu regeneracji NAD⁺.

Odniesienie: 1. Cooper, Geoffrey M. „Energia metaboliczna”. Komórka: podejście molekularne. Wydanie II. Amerykańska Narodowa Biblioteka Medyczna, 1 stycznia 1970 r. Sieć. 07 kwietnia 2017 r. 2. Jurtshuk, Peter i Jr. „Metabolizm bakteryjny”. Mikrobiologia medyczna. Wydanie IV. Amerykańska Narodowa Biblioteka Medyczna, 1 stycznia 1996 r. Internet. 07 kwietnia 2017 r.

Zdjęcie dzięki uprzejmości: 1. „Heterofermentative Milchsäuregärung” Autor: Yikrazuul - Praca własna (CC BY-SA 3.0) przez Commons Wikimedia 2. „By Darekk2 - Praca własna (CC BY-SA 3.0) przez Commons Wikimedia