Основное отличие - ферментация против дыхания

Ферментация и дыхание - это два типа клеточных процессов, участвующих в расщеплении глюкозы в клетке. И ферментация, и дыхание - это катаболические процессы, генерирующие энергию в форме АТФ. В главное отличие между брожением и дыханием заключается в том, что во время ферментации НАДН не используется в окислительном фосфорилировании для образования АТФ, тогда как во время дыхания НАДН используется в окислительном фосфорилировании, чтобы генерировать три АТФ на один НАДН.

В этой статье рассматривается,

1. Что такое ферментация - Характеристики, процесс 2. Что такое дыхание - Характеристики, процесс 3. В чем разница между брожением и дыханием

Что такое ферментация

Ферментация - это химическое разложение органических субстратов, таких как глюкоза, микроорганизмами, такими как бактерии и дрожжи, которые обычно выделяют шипение и тепло. Это происходит у микроорганизмов, таких как некоторые бактерии, дрожжи и паразитические черви. Ферментация локализована в цитоплазме клеток этих организмов. Чистый выход ферментации составляет всего 2 АТФ. Процесс ферментации происходит в два этапа: гликолиз и частичное окисление пирувата.

Существует два типа ферментации, известных как ферментация этанола и ферментация молочной кислоты. Ферментация этанола происходит в дрожжах при отсутствии кислорода. Следовательно, их называют факультативными анаэробами. Молочнокислое брожение встречается у бактерий. В отсутствие кислорода животные также производят молочную кислоту в основном в мышцах. Молочная кислота токсична для тканей. Гликолиз одинаков для обеих ферментаций. Во время гликолиза глюкоза расщепляется на две молекулы пирувата, в результате чего образуется 2 АТФ. Помимо этого, две молекулы НАДН образуются путем получения электронов из глицеральдегид-3-фосфата. Во время ферментации этанола пируват декарбоксилируется до ацетальдегида путем удаления диоксида углерода. Ацетальдегид превращается в этанол с помощью атомов водорода НАДН. Бурение происходит из-за выделения газообразного диоксида углерода в среду клетками в среде. Во время молочнокислого брожения пируват превращается в молочную кислоту, которая затем окисляется в лактат. Общая химическая реакция брожения этанола и брожения молочной кислоты приведена ниже.

Ферментация этанола:

C₆ЧАС₁₂О₆ → 2С₂ЧАС₅ОН + 2СО₂ + 2ATP

Молочная ферментация:

C₆ЧАС₁₂О₆ → 2С₃ЧАС₆О₃ + 2ATP

Рисунок 1: Брожение этанола и молочной кислоты

Что такое дыхание

Дыхание - это набор химических реакций, участвующих в производстве энергии путем полного окисления пищи. Он выделяет углекислый газ и воду в качестве побочных продуктов. Дыхание - самый распространенный и самый эффективный процесс среди процессов производства энергии. Это происходит у высших растений и животных, которые используют сложные клеточные процессы с высоким потреблением энергии. Во время дыхания вырабатывается 36 АТФ. Весь процесс происходит в цитоплазме и митохондриях.

Дыхание происходит в три этапа: гликолиз, цикл лимонной кислоты и цепь переноса электронов. Гликолиз происходит в цитоплазме клетки так же, как и при ферментации. Две молекулы пирувата, образующиеся при гликолизе, переносятся в митохондриальный матрикс. Они выделяют две молекулы диоксида углерода, по одной из каждой, и превращаются в ацетил-КоА во время окислительного декарбоксилирования. Этот ацетил-КоА входит в цикл лимонной кислоты, который также известен как цикл Кребса. В течение цикл лимонной кислоты, одна молекула глюкозы полностью окисляется до шести молекул углекислого газа, образуя 2 GTP, 6 NADH и 2 FADH.₂. Эти НАДН и ФАД₂ соединяются с кислородом, генерируя АТФ во время окислительного фосфорилирования, которое происходит во внутренней митохондриальной мембране. Во время окислительного фосфорилирования электроны в НАДН и ФАДН₂ передаются через серию электронных носителей, называемых электронная транспортная цепь. Чистый выход АТФ составляет тридцать шесть при дыхании. Общая химическая реакция показана ниже.

Дыхание:

C₆ЧАС₁₂О₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 36ATP

Рисунок 2: Дыхание

Разница между брожением и дыханием

Определение

Ферментация: Ферментация - это химическое разрушение органического субстрата, такого как глюкоза, микроорганизмами, такими как бактерии и дрожжи, которые обычно выделяют шипение и тепло.

Дыхание: Дыхание - это набор химических реакций, участвующих в производстве энергии путем полного окисления пищи. Он выделяет углекислый газ и воду в качестве побочных продуктов.

Кислород

Ферментация: Кислород для брожения не требуется.

Дыхание: Кислород необходим для дыхания.

Воды

Ферментация: Во время брожения вода не образуется.

Дыхание: Вода образуется как побочный продукт при дыхании.

Вхождение

Ферментация: Брожение происходит в цитоплазме.

Дыхание: Дыхание происходит в цитоплазме и митохондриях.

Чистая доходность АТФ

Ферментация: Ферментация генерирует только два АТФ за счет разрушения одной молекулы глюкозы.

Дыхание: Дыхание генерирует 36 АТФ за счет разрушения одной молекулы глюкозы.

Окисление субстрата

Ферментация: Субстрат, глюкоза, не полностью расщепляется во время ферментации.

Дыхание: Субстрат, глюкоза, полностью расщепляется при дыхании.

Типы

Ферментация: Ферментация этанола и ферментация молочной кислоты - это два типа ферментации, встречающиеся в организмах.

Дыхание: Аэробное и анаэробное дыхание - это два типа дыхания организмов.

Конечный акцептор электронов

Ферментация: Конечным акцептором электронов при ферментации является органическая молекула, обычно ацетальдегид при ферментации этанола и пируват при ферментации молочной кислоты.

Дыхание: Конечным акцептором электронов является в основном кислород.

Конечные продукты

Ферментация: Ферментация этанола производит этанол и диоксид углерода. Молочная ферментация производит молочную кислоту в качестве конечного продукта.

Дыхание: При дыхании образуются конечные неорганические продукты, углекислый газ и вода.

НАД⁺ Регенерация

Ферментация: Во время регенерации НАД не вырабатывается АТФ.⁺ в брожении.

Дыхание: При регенерации НАД образуются три АТФ.⁺ в дыхании.

Окислительного фосфорилирования

Ферментация: Во время ферментации окислительного фосфорилирования не происходит.

Дыхание: При дыхании АТФ генерируются из NADH и FADH2 посредством окислительного фосфорилирования.

Тип организма

Ферментация: Брожение обычно происходит у таких микроорганизмов, как дрожжи.

Дыхание: Дыхание встречается у высших организмов.

Вклад

Ферментация: Ферментация имеет меньший вклад в производство энергии для клеточных процессов на Земле.

Дыхание: Дыхание имеет наибольший вклад в производство энергии для клеточных процессов на Земле.

Заключение

Ферментация и дыхание - это два процесса, участвующих в катаболизме органических субстратов, которые используются в пищу во время производства энергии, необходимой для клеточных процессов. Во время ферментации и дыхания потенциальная энергия, запасенная в органических молекулах, преобразуется в кинетическую химическую энергию в форме АТФ. Оба процесса начинаются с гликолиза, в результате чего образуются две молекулы пирувата. Гликолиз происходит в цитоплазме всех клеток на Земле. Кислород не участвует в гликолизе. Но в присутствии кислорода пируват в цитоплазме входит в матрикс митохондрий, чтобы пройти цикл лимонной кислоты, который полностью окисляет пируват. Это полное окисление происходит только при дыхании. НАДН и ФАД₂ также производятся циклом лимонной кислоты. Они восстанавливаются путем окислительного фосфорилирования внутренней мембраны митохондрий. Напротив, ферментация происходит в отсутствие кислорода, не полностью окисляя пируват до этанола или лактата. Во время ферментации этанола пируват превращается в ацетальдегид, который затем превращается в этанол. НАДН, образующийся при гликолизе ферментации, отдает свои электроны ацетальдегиду во время регенерации. Таким образом, основное различие между ферментацией и дыханием заключается в способности производить АТФ в процессе регенерации НАД.⁺.

Ссылка: 1. Купер, Джеффри М. «Метаболическая энергия». Клетка: молекулярный подход. 2-е издание. Национальная медицинская библиотека США, 1 января 1970 г. Web. 7 апреля 2017 г. 2. Юртчук, Питер и младший «Бактериальный метаболизм». Медицинская микробиология. 4-е издание. Национальная медицинская библиотека США, 1 января 1996 г. Web. 07 апреля 2017.

Изображение предоставлено: 1. «Heterofermentative Milchsäuregärung» Автор Yikrazuul - собственная работа (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia 2. «Автор Darekk2 - собственная работа (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia»