Основное различие - аэробное и анаэробное дыхание

Аэробное и анаэробное дыхание - это два типа клеточного дыхания организмов. Клеточное дыхание - это процесс разложения пищи с целью высвобождения потенциальной энергии в форме АТФ. Аэробное дыхание встречается у высших животных и растений. Анаэробное дыхание в основном происходит у таких микроорганизмов, как дрожжи. В обоих процессах в качестве сырья используется глюкоза. В главное отличие между аэробным и анаэробным дыханием заключается в том, что аэробное дыхание происходит в присутствии кислорода в то время как аэробное дыхание происходит при отсутствии кислорода.

В этой статье исследуется,

1. Что такое аэробное дыхание - Характеристики, процесс 2. Что такое анаэробное дыхание - Характеристики, процесс 3. В чем разница между аэробным и анаэробным дыханием?

Что такое аэробное дыхание

Набор реакций, происходящих в присутствии кислорода, который расщепляет пищу для выработки энергии в форме АТФ, известен как аэробное дыхание. Самым распространенным типом клеточной репарации является аэробное дыхание, которое встречается у высших растений и животных. Аэробное дыхание происходит как в цитоплазме, так и в митохондриях. Он производит 36 АТФ из одной молекулы глюкозы. По сути, аэробное дыхание состоит из трех этапов. Это гликолиз, цикл лимонной кислоты и цепь переноса электронов. Субстрат в основном состоит из глюкозы, а конечными неорганическими продуктами являются углекислый газ и вода. Следовательно, аэробное дыхание противоположно фотосинтезу. Общая химическая реакция аэробного дыхания показана ниже.

Химическая реакция аэробного дыхания

C₆ЧАС₁₂О₆ + 6О₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 2, 900 кДж / моль

Гликолиз является первым этапом аэробного дыхания и происходит независимо без кислорода. Следовательно, это также первая ступень деградации глюкозы при анаэробном дыхании. Гликолиз происходит в цитоплазме всех клеток. Во время гликолиза глюкоза расщепляется на две молекулы пирувата, в результате чего образуется 2 АТФ. Кроме того, две молекулы НАДН образуются за счет получения электронов из глицеральдегид-3-фосфата. Пируват превращается в матрицу митохондрий, образуя ацетил-КоА из пирувата за счет удаления диоксида углерода во время окислительного декарбоксилирования пирувата. Затем ацетил-КоА входит в цикл лимонной кислоты, который также называют циклом Кребса. Во время цикла лимонной кислоты одна молекула глюкозы полностью окисляется до шести молекул углекислого газа, образуя 2 GTP, 6 NADH и 2 FADH.₂. Эти НАДН и ФАДН2 соединяются с кислородом, образуя АТФ во время окислительного фосфорилирования. Окислительное фосфорилирование происходит во внутренней мембране митохондрий, передавая электроны через ряд носителей в электронная транспортная цепь. Общий выход аэробного дыхания составляет 36 АТФ. Принципиальная схема аэробного дыхания представлена ​​на рисунке 1.

Рисунок 1: Аэробное дыхание

Что такое анаэробное дыхание

Анаэробное дыхание - это набор реакций, происходящих в отсутствие кислорода, которые расщепляют пищу на простые органические соединения, генерируя энергию в виде АТФ. Анаэробное дыхание происходит у таких микроорганизмов, как некоторые бактерии, дрожжи и паразитические черви. Он находится в цитоплазме клеток этих организмов, давая только 2 АТФ.

Выделяют две категории аэробного дыхания. Первая категория анаэробного дыхания происходит в результате гликолиза и неполного окисления пирувата до молочной кислоты или этанола. Процесс называется брожением. Конечный акцептор электронов и акцептор водорода - это простой органический конечный продукт. Конечные продукты выделяются в среду в виде метаболитов отходов. Во время ферментации на первом этапе происходит гликолиз. Образовавшийся пируват превращается в этанол в дрожжах и некоторых бактериях. У растений при отсутствии кислорода этанол вырабатывается анаэробным дыханием. Этот тип брожения называется брожением этанола. Общая химическая реакция ферментации этанола показана ниже.

Химическая реакция брожения этанола

C₆ЧАС₁₂О₆ → 2С₂ЧАС₅ОН + 2СО₂ + 118 кДж / моль

У животных при отсутствии кислорода молочная кислота вырабатывается анаэробным дыханием. Это называется молочнокислым брожением. Общая химическая реакция молочнокислого брожения показана ниже.

Химическая реакция молочнокислого брожения

C₆ЧАС₁₂О₆ → 2С₃ЧАС₆О₃ + 120 кДж / моль

Эффективность ферментации очень низкая по сравнению с аэробным дыханием. Молочная кислота, которая образуется при ферментации молочной кислоты, токсична для тканей. Разница между аэробным дыханием и анаэробным дыханием в смысле молочнокислого брожения показана на рисунке 2.

Рисунок 2: Разница между аэробным дыханием и молочнокислым брожением.

Во время второй категории анаэробного дыхания конечным акцептором электронов является сульфат или нитрат в конце цепи переноса электронов. Некоторые прокариоты, такие как бактерии и археи, выполняют этот тип анаэробного дыхания. При приеме электронов сульфатом в качестве конечного продукта образуется сероводород. В метаногенах конечным акцептором электронов является диоксид углерода, который производит метан в качестве конечного продукта.

Разница между аэробным и анаэробным дыханием

Кислород

Аэробного дыхания: Аэробное дыхание происходит в присутствии кислорода.

Анаэробное дыхание: Анаэробное дыхание происходит при отсутствии кислорода.

Типы растений и животных

Аэробного дыхания: Аэробное дыхание есть у всех высших растений и животных.

Анаэробное дыхание: Анаэробное дыхание обычно встречается у микроорганизмов, но редко у высших организмов.

Вхождение

Аэробного дыхания: Аэробное дыхание происходит только внутри клетки.

Анаэробное дыхание: Анаэробное дыхание может происходить где угодно.

Локализация внутри ячейки

Аэробного дыхания: Аэробное дыхание происходит в цитоплазме и митохондриях.

Анаэробное дыхание: Анаэробное дыхание происходит только в цитоплазме.

Постоянный / временный характер

Аэробного дыхания: Аэробное дыхание происходит постоянно в присутствии газообразного кислорода.

Анаэробное дыхание: У микроорганизмов непрерывно происходит анаэробное дыхание. Но у высших животных это происходит при отсутствии кислорода.

Шаги

Аэробного дыхания: Аэробное дыхание происходит за счет гликолиза, окисления пирувата, цикла TCA, цепи переноса электронов и синтеза АТФ.

Анаэробное дыхание: Анаэробное дыхание происходит за счет гликолиза и неполного расщепления пирувата.

Эффективность

Аэробного дыхания: Аэробное дыхание генерирует 36 АТФ на молекулу глюкозы.

Анаэробное дыхание: Анаэробное дыхание генерирует 2 АТФ на молекулу глюкозы.

Токсичность

Аэробного дыхания: Аэробное дыхание не токсично для организма.

Анаэробное дыхание: Аэробное дыхание токсично для высших организмов.

Конечные продукты

Аэробного дыхания: Конечными продуктами аэробного дыхания являются углекислый газ и вода.

Анаэробное дыхание: Конечными продуктами дрожжевого брожения являются этанол и диоксид углерода. У животных конечным продуктом является молочная кислота. Бактерии в качестве конечных продуктов производят метан и сероводород.

Окисление

Аэробного дыхания: Во время аэробного дыхания субстрат полностью окисляется до двуокиси углерода и воды.

Анаэробное дыхание: Субстрат не полностью окисляется при анаэробном дыхании.

Заключение

Клеточное дыхание происходит двумя путями, известными как аэробное дыхание и анаэробное дыхание. Аэробное дыхание чаще всего встречается у высших животных и растений. Анаэробное дыхание происходит у таких микроорганизмов, как паразитические черви, дрожжи и некоторые бактерии. И аэробное, и анаэробное дыхание используют глюкозу в качестве субстрата. Аэробное дыхание происходит в присутствии кислорода, полностью окисляя субстрат с образованием неорганических конечных продуктов, двуокиси углерода и воды. Напротив, анаэробное дыхание происходит в отсутствие кислорода, неполное окисление субстрата с образованием конечных органических продуктов, таких как этанол. Поскольку анаэробное дыхание не полностью окисляет субстрат, выход АТФ очень низок по сравнению с его выходом при аэробном дыхании. Аэробное дыхание дает 36 АТФ, но анаэробное дыхание дает только 2 АТФ на молекулу глюкозы. В этом разница между аэробным дыханием и анаэробным дыханием.

Ссылка: 1. Купер, Джеффри М. «Метаболическая энергия». Клетка: молекулярный подход. 2-е издание. Национальная медицинская библиотека США, 1 января 1970 г. Web. 07 апреля 2017 г. 2. Юртшук, Питер и младший «Бактериальный метаболизм». Медицинская микробиология. 4-е издание. Национальная медицинская библиотека США, 1 января 1996 г. Web. 07 апреля 2017 г. 3. «Аэробное дыхание и анаэробное дыхание - сдать мои экзамены: легкие примечания к пересмотру экзамена по биологии GSCE». Аэробное дыхание и анаэробное дыхание - сдать мои экзамены: легкие примечания к пересмотру экзамена по биологии GSCE. N.p., n.d. Интернет. 07 апреля 2017.

Изображение предоставлено: 1. «Аэробные пути» Бумфрейфр - собственная работа (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia2. «2505 Аэробное и анаэробное дыхание» Колледж OpenStax - анатомия и физиология, веб-сайт Connexions. 19 июня 2013 г. (CC BY 3.0) через Commons Wikimedia.