Tabla de Contenidos
Levende ting, fra de enkleste som bakterier til de mest komplekse som hvirveldyr, afhænger af endeløse kemiske reaktioner, der kræver energi. Denne energi kommer fra miljøet. Næsten uvægerligt kommer denne energi fra et molekyle kaldet adenosintrifosfat eller ATP. ATP findes dog ikke i miljøet, så levende ting har udviklet sig til at omdanne andre energikilder (såsom sollys, varme og næringsstoffer) til ATP. De to mest almindelige måder at lave en sådan transformation på er cellulær respiration og fermentering.
De første levende ting udviklede sig til at producere ATP ved at gære forskellige typer kulhydrater. Senere udviklede eukaryoter evnen til at udnytte mere af energien lagret i kulhydrater gennem anaerob respiration. Endelig begyndte andre mere avancerede organismer at drage fordel af et af affaldsprodukterne fra fotosyntesen, oxygen, hvilket gav anledning til aerob cellulær respiration.
Fordi de er to anaerobe processer, forveksler mange mennesker anaerob respiration med gæring. Det er dog to meget forskellige processer med hensyn til deres mekanisme, deres endelige produkter og deres energiproduktion.
I de følgende afsnit vil vi dække, hvad anaerob respiration og fermentering er, og derefter sammenligne dem for at fremhæve de vigtigste forskelle mellem den ene og den anden.
anaerob respiration
Anaerob respiration er en type cellulær respiration, der opstår i fravær af ilt, eller når iltkoncentrationen er meget lav (deraf udtrykket anaerob, som bogstaveligt betyder i fravær af luft). Denne type cellulær respiration udføres kun af nogle arter af bakterier og andre prokaryoter.
Da processen er en type cellulær respiration, begynder processen med glykolyse, hvorunder et glukosemolekyle omdannes til to pyrodruesyremolekyler, der producerer to netto ATP-molekyler. Pyrodruesyre kommer derefter ind i Krebs cyklus, også kaldet citronsyrecyklus eller tricarboxylsyrecyklus, hvor en række kemiske reaktioner oxiderer pyrodruesyre til kuldioxid.
I det næste trin af processen bærer molekyler kaldet elektronbærere dem ind i elektrontransportkæden, hvor den potentielle energi, der er lagret i disse bærere, omdannes til en protonkoncentrationsgradient, der bevæger et ATP-producerende enzym kaldet ATP.-synth.
I denne fase af processen er det, hvor det meste af den kemiske energi genereres i form af ATP-molekyler; Det er fælles for alle respirationsprocesser, uanset om de er aerobe eller anaerobe. Det, der adskiller den ene fra den anden, er, hvilket molekyle der er ansvarlig for at modtage og bære elektronerne, så de ikke samler sig for enden af elektrontransportkæden.
I nærvær af ilt er dette molekyle den endelige acceptor af elektronerne, og dets reduktion producerer vandmolekyler. Ved anaerob respiration er den endelige elektronacceptor på den anden side et andet molekyle end oxygen og afhænger af den pågældende mikroorganisme.
Endelige elektronacceptorer i anaerob respiration
Følgende tabel viser tre eksempler på forskellige endelige elektronacceptorer i anaerob respiration sammen med produktet af deres reduktion og nogle mikroorganismer, der bruger det som energikilde:
| acceptor | Slutprodukt | Mikroorganisme |
| Svovl | sulfider | termoplasma |
| Nitrat | Nitritter, nitrogenoxider og N2 | Pseudomonas , Bacillus |
| Sulfat | sulfider | Desulfovibrio, Clostridium |
Energiproduktion ved anaerob respiration
Anaerob respiration bruger de samme ATP-produktionsmekanismer som aerob respiration, dvs. glykolyse, Krebs-cyklussen og elektrontransportkæden. Af denne grund er energiproduktionen den samme i begge typer af respiration, hvilket betyder, at der i alt produceres mellem 36 og 38 ATP-molekyler. Efter at have diskonteret dem, der forbruges, er nettoproduktionen mellem 30 og 32 molekyler ATP for hvert glukosemolekyle, der oxideres.
Fermentering
Fermentering, ligesom cellulær respiration, er også en proces designet til at bruge energien indeholdt i næringsstoffer såsom kulhydrater og omdanne den til kemisk energi, der kan bruges af cellen i form af ATP-molekyler. Det er en rent anaerob proces, det vil sige, at den ikke kræver ilt og kan forekomme i fravær af luft. Faktisk er fermentering i de fleste grundlæggende biologikurser nævnt som det anaerobe alternativ til cellulær respiration, og dermed undgår eksistensen af anaerob respiration.
Der er dog en grundlæggende forskel mellem fermentering og anaerob respiration, og det er, at førstnævnte ikke bruger citronsyrecyklussen, meget mindre elektrontransportkæden, så det kan ikke betragtes som en type respiration.mobiltelefon.
Fermentering begynder på samme måde som respiration, det vil sige med glykolysen af forskellige typer af 6-carbon sukkerarter kaldet hexoser, blandt hvilke glukose er den mest almindelige. Men efter glykolyse omdannes pyruvat til andre slutprodukter afhængigt af organismen, der udfører gæringen.
typer af gæring
Afhængigt af slutproduktet fra gæringen kan dette være af forskellige typer:
Alkoholisk gæring: I nogle tilfælde, såsom gær, producerer fermenteringen, der følger efter glykolyse, ethylalkohol eller ethanol. Denne type gæring kaldes alkoholisk gæring. Dette er den type gæring, der bruges til fremstilling af alkoholholdige drikkevarer.
Eddikesyregæring: Andre celler oxiderer ethanol yderligere til eddikesyre, som det sker ved fremstilling af eddike.
Mælkesyregæring: er en, der giver mælkesyre som slutprodukt. Bakterierne, der fermenterer mælk for at producere yoghurt, fermenterer laktose (sukkeret i mælk) til mælkesyre, hvilket forårsager kvælning af mælkeproteinerne. I tilfælde af hvirveldyrs muskelvæv er de i stand til at fermentere glucose til mælkesyre, når iltkoncentrationen er lav.
Energiproduktion
Fermentering er en ineffektiv proces med hensyn til energiproduktion. Det første trin, glykolyse, producerer kun 2 netto ATP-molekyler (det producerer 4 i alt, men forbruger også 2). Den efterfølgende fermentering producerer korrekt to nettomolekyler af NADH, som også er et højenergimolekyle, dog ikke så højenergisk som ATP.
Forskelle mellem fermentering og anaerob respiration
Som det kan ses, er der forskelle og ligheder mellem fermentering og anaerob respiration. De vigtigste ligheder er, at begge begynder med glykolyse, begge forekommer i fravær af ilt, og nogle arter af prokaryoter kan udføre begge dele. Men lighederne slutter der. Følgende tabel opsummerer de vigtigste forskelle mellem disse to måder at opnå ATP på:
| Fermentering | anaerob respiration |
| Det kan udføres af både prokaryote og eukaryote organismer, herunder flercellede organismer såsom hvirveldyr. | Kun nogle arter af prokaryoter kan udføre det. |
| Forskellige typer fermentering giver forskellige slutprodukter af glucoseoxidation, herunder mælkesyre, eddikesyre og ethan, blandt andre. | Det oxiderer glukose fuldstændigt til kuldioxid og overfører elektronerne til forskellige typer endelige elektronacceptorer, såsom elementært svovl, sulfater eller nitrater. |
| Det producerer relativt lidt brugbar energi til cellen. Kun to netto molekyler ATP og to molekyler NADH. | Det producerer store mængder ATP, hvilket udnytter energien i glukose bedst muligt. For hvert glukosemolekyle produceres mere end 30 ATP-molekyler. |
| Det forekommer udelukkende i cytoplasmaet. | Det starter i cytoplasmaet og ender inde i mitokondrierne. |
| Det er en forholdsvis simpel proces, der består af et lille antal enzymatiske reaktioner. | Det er en meget kompleks proces, der kræver indgriben af adskillige forskellige enzymer både i cytosolen og i matrixen, intermembranrummet og mitokondriernes indre membran. |
| Det kan udføres in vitro . Der kræves kun de enzymer, der er ansvarlige for fermentering, som kan fungere i et passende ekstracellulært miljø. | Det afhænger af tilstedeværelsen af mitokondrier, så det kan ikke udføres in vitro . |
Referencer
- miljø. (2018, 11. april). Gæringstyper . Hentet fra https://www.ambientum.com/enciclopedia_medioambiental/suelos/tipos_de_fermentacion.asp
- Clark, MA (2018, 5. marts). Metabolisme uden ilt–biologi 2e . Hentet fra https://opentextbc.ca/biology2eopenstax/chapter/metabolism-without-oxygen/
- Lakna, B. (2017, 26. december). Forskellen mellem fermentering og anaerob respiration | Definition, proces, anvendelse . Hentet fra https://pediaa.com/difference-between-fermentation-and-anaerobic-respiration/
- Kaur, J. (nd). Hvordan adskiller fermentering og anaerob respiration sig? | Sokratisk . Hentet fra https://socratic.org/questions/how-do-fermentation-and-anaerobic-respiration-differ
