Diferența dintre fermentație și respirație

Diferența principală - fermentația vs respirația

Fermentarea și respirația sunt două tipuri de procese celulare, implicate în descompunerea glucozei în celulă. Atât fermentarea, cât și respirația sunt procese catabolice, generând energie sub formă de ATP. principala diferență între fermentație și respirație este asta în timpul fermentării, NADH nu este utilizat în fosforilarea oxidativă pentru a genera ATP, în timp ce, în timpul respirației, NADH este utilizat în fosforilarea oxidativă pentru a genera trei ATP pe NADH.

Acest articol se uită la, 

1. Ce este fermentația
      - Caracteristici, proces
2. Ce este respirația
      - Caracteristici, proces
3. Care este diferența dintre fermentație și respirație

Ce este fermentația

Fermentarea este defalcarea chimică a substraturilor organice, cum ar fi glucoza, de către microorganisme, cum ar fi bacteriile și drojdiile, care de obicei eliberează efervescența și căldura. Apare în microorganisme ca unele bacterii, drojdii și viermi paraziți. Fermentația este localizată în citoplasma celulelor acestor organisme. Randamentul net al fermentației este de numai 2 ATP-uri. Procesul de fermentare are loc în două etape: glicoliza și oxidarea parțială a piruvatului.

Există două tipuri de fermentație cunoscute sub numele de fermentație cu etanol și fermentație cu acid lactic. Etanol fermentare apare în drojdie în absența oxigenului. Prin urmare, ele sunt numite anaerobe facultative. Fermentarea acidului lactic apare în bacterii. În absența oxigenului, animalele produc, de asemenea, acid lactic în principal în mușchii lor. Acidul lactic este toxic pentru țesuturi. Glicoliza este aceeași pentru ambele fermentări. În timpul glicolizei, glucoza este împărțită în două molecule de piruvat, generând 2 ATP ca câștig net. În afară de aceasta, două molecule de NADH se formează prin obținerea de electroni din gliceraldehidă-3-fosfat. În timpul fermentării cu etanol, piruvatul este decarboxilat în acetaldehidă prin îndepărtarea dioxidului de carbon. Acetaldehida este transformată în etanol prin utilizarea atomilor de hidrogen ai NADH. Efervescența apare datorită eliberării gazului de dioxid de carbon în mediu de către celulele din mediu. În timpul fermentației cu acid lactic, piruvatul este transformat în acid lactic, care este apoi oxidat în lactat. Reacția chimică globală pentru fermentația cu etanol și fermentația acidului lactic este prezentată mai jos.

Fermentarea etanolului:

C₆H₁₂O₆  → 2C₂H₅OH + 2CO₂  + 2ATP

Fermentarea acidului lactic:                                     

C₆H₁₂O₆  → 2C₃H₆O₃  +  2ATP

Figura 1: Fermentația cu etanol și acid lactic

Ce este respirația

Respirația este setul de reacții chimice implicate în producerea de energie prin alimentația completă a alimentelor. Eliberă dioxidul de carbon și apa ca produse secundare. Respirația este procesul cel mai abundent și cel mai eficient dintre procesele de producere a energiei. Apare la plantele și animalele superioare care utilizează procese celulare complexe cu consum mare de energie. În timpul respirației sunt produse 36 ATP-uri. Întregul proces apare în citoplasmă și mitocondrie.

Respirația are loc în trei etape: glicoliza, ciclul acidului citric și lanțul de transport al electronilor. glicoliză apare în citoplasma celulei în același fel în care aceasta se produce în timpul fermentației. Cele două molecule de piruvat produse în glicoliză sunt transferate în matricea mitocondrială. Ei eliberează două molecule de dioxid de carbon, unul din fiecare și devin acetil-CoA în timpul decarboxilării oxidative. Acest acetil-CoA intră în ciclul acidului citric, cunoscut și ca ciclul Krebs. In timpul ciclul acidului citric, o singură moleculă de glucoză este complet oxidat în șase molecule de dioxid de carbon, generând 2 GTP, 6 NADH și 2 FADH₂. Aceste NADH și FADH₂ sunt combinate cu oxigen, generând ATP în timpul fosforilării oxidative, care apare în membrana mitocondrială interioară. În timpul fosforilării oxidative, electronii din NADH și FADH₂ sunt transferate printr-o serie de transportatori de electroni numiți lanțul de transport electronic. Randamentul net al ATP-urilor este de treizeci și șase în respirație. Reacția chimică generală este prezentată mai jos.   

Respiraţie:

C₆H₁₂O₆  +  6O₂  → 6CO₂  +  6H₂O + 36ATP

Figura 2: Respirație

Diferența dintre fermentație și respirație

Definiție

Fermentaţie: Fermentarea este distrugerea chimică a unui substrat organic, cum ar fi glucoza, de către microorganisme cum ar fi bacteriile și drojdiile, care de obicei eliberează efervescența și căldura.

Respiraţie: Respirația este setul de reacții chimice implicate în producerea de energie prin alimentația completă a alimentelor. Eliberă dioxidul de carbon și apa ca produse secundare.

Oxigen

Fermentaţie: Oxigenul nu este necesar pentru fermentare.

Respiraţie: Oxigenul este necesar pentru respirație.

Apă

Fermentaţie: În timpul fermentației nu se produce apă.

Respiraţie: Apa este produsă ca produs secundar în timpul respirației.

Apariţie

Fermentaţie: Fermentarea are loc în citoplasmă.

Respiraţie: Respirația se produce în citoplasmă și mitocondrii.

Randamentul net al ATP

Fermentaţie: Fermentația generează numai două ATP prin ruperea unei singure molecule de glucoză.

Respiraţie: Respirația generează 36 ATP prin ruperea unei singure molecule de glucoză.

Oxidarea substratului

Fermentaţie: Substratul, glucoza nu este complet descompusă în timpul fermentației.

Respiraţie: Substratul, glucoza este complet descompusă în timpul respirației.

Tipuri

Fermentaţie: Fermentația cu etanol și fermentația cu acid lactic sunt cele două tipuri de fermentații găsite în organisme.

Respiraţie:  Respirația aerobă și anaerobă sunt două tipuri de respirație găsite în organisme.

Receptor de electroni finali

Fermentaţie: Receptorul de electroni final în fermentație este o moleculă organică, de obicei acetaldehidă în fermentația etanolică și piruvat în fermentația acidului lactic.

Respiraţie: Receptorul de electroni final este în principal oxigen.

Produse finale

Fermentaţie: Fermentația cu etanol generează etanol și dioxid de carbon. Fermentația cu acid lactic generează acidul lactic ca produs final.

Respiraţie: Respirația generează produse finale anorganice, dioxid de carbon și apă.

DNA⁺ Regenerare

Fermentaţie: Nu se produce ATP în timpul regenerării NAD⁺ în fermentație.

Respiraţie: Trei ATP-uri sunt generate în timpul regenerării NAD⁺ în respirație.

Fosforilarea oxidantă

Fermentaţie: Nu are loc o fosforilare oxidativă în timpul fermentației.

Respiraţie: În respirație, ATP-urile sunt generate de NADH și FADH2 prin fosforilare oxidativă.

Tipul de organism

Fermentaţie: Fermentația se găsește de obicei în microorganisme precum drojdie.

Respiraţie: Respirația se găsește în organismele superioare.

Contribuţie

Fermentaţie: Fermentația are o contribuție mai redusă la producerea energiei pentru procesele celulare de pe pământ.

Respiraţie: Respirația are cea mai mare contribuție la producerea de energie pentru procesele celulare de pe pământ.

Concluzie

Fermentarea și respirația sunt două procese implicate în catabolismul substraturilor organice care sunt folosite ca produse alimentare în timpul producerii energiei necesare proceselor celulare. În timpul fermentării și respirației, energia potențială stocată în moleculele organice este transformată în energie chimică cinetică sub formă de ATP. Ambele procese încep cu glicoliza, rezultând două molecule de piruvat. Glicoliza apare în citoplasma tuturor celulelor de pe pământ. Oxigenul nu este implicat în glicoliza. Dar în prezența oxigenului, piruvatul din citoplasmă intră în matricea mitocondrială pentru a se supune ciclului de acid citric, care oxidează complet piruvatul. Această oxidare completă apare doar în respirație. NADH și FADH₂ sunt, de asemenea, produse de ciclul acidului citric. Acestea sunt reduse prin fosforilare oxidativă în membrana interioară a mitocondriilor. Dimpotrivă, fermentația are loc în absența oxigenului, piruvat inoxidabil inoxidabil fie în etanol, fie în lactat. În timpul fermentării cu etanol, piruvatul este transformat în acetaldehidă, care este apoi transformată în etanol. NADH produs în glicoliza fermentației, își dă electronii la acetaldehidă în timpul regenerării. Prin urmare, principala diferență între fermentare și respirație este capacitatea de a produce ATP în timpul procesului de regenerare a NAD⁺.

Referinţă:
1. Cooper, Geoffrey M. "Metabolic Energy." Cell: O abordare moleculară. A doua ediție. Biblioteca Națională de Medicină din S.U.A., 01 ianuarie 1970. Web. 07 aprilie 2017.
2. Jurtshuk, Peter și Jr. "Metabolismul bacterian". Microbiologie medicală. Ediția a 4-a. Biblioteca Națională de Medicină din S.U.A., 01 ianuarie 1996. Web. 07 aprilie 2017.

Datorită fotografiei:
1. "Heterofermentativ Milchsäuregärung" De Yikrazuul - Muncă proprie (CC BY-SA 3.0) prin Wikimedia Commimedia
2. "De Darekk2 - Muncă proprie (CC BY-SA 3.0) prin Wikimedia Commons