Tabla de Contenidos
Levende ting, fra de enkleste som bakterier til de mest komplekse som virveldyr, er avhengig av endeløse kjemiske reaksjoner som krever energi. Denne energien hentes fra omgivelsene. Nesten alltid kommer denne energien fra et molekyl kalt adenosintrifosfat, eller ATP. ATP finnes imidlertid ikke i miljøet, så levende ting har utviklet seg til å konvertere andre energikilder (som sollys, varme og næringsstoffer) til ATP. De to vanligste måtene å gjøre en slik transformasjon på er cellulær respirasjon og fermentering.
De første levende tingene utviklet seg til å produsere ATP ved å fermentere forskjellige typer karbohydrater. Senere utviklet eukaryoter evnen til å utnytte mer av energien som er lagret i karbohydrater gjennom anaerob respirasjon. Til slutt begynte andre mer avanserte organismer å dra nytte av et av avfallsproduktene fra fotosyntesen, oksygen, som ga opphav til aerob cellulær respirasjon.
Fordi de er to anaerobe prosesser, forveksler mange mennesker anaerob respirasjon med gjæring. Imidlertid er de to svært forskjellige prosesser når det gjelder deres mekanisme, deres sluttprodukter og deres energiproduksjon.
I de følgende avsnittene vil vi dekke hva anaerob respirasjon og gjæring er, og deretter sammenligne dem for å fremheve de viktigste forskjellene mellom den ene og den andre.
anaerob respirasjon
Anaerob respirasjon er en type cellulær respirasjon som oppstår i fravær av oksygen, eller når oksygenkonsentrasjonen er svært lav (derav begrepet anaerob, som bokstavelig talt betyr i fravær av luft). Denne typen cellulær respirasjon utføres bare av noen arter av bakterier og andre prokaryoter.
Som en type cellulær respirasjon, begynner prosessen med glykolyse, hvor et glukosemolekyl omdannes til to pyrodruesyremolekyler, og produserer to netto ATP-molekyler. Pyrodruesyre går deretter inn i Krebs-syklusen, også kalt sitronsyresyklusen eller trikarboksylsyresyklusen, der en rekke kjemiske reaksjoner oksiderer pyrodruesyre til karbondioksid.
I det neste trinnet av prosessen bærer molekyler kalt elektronbærere dem inn i elektrontransportkjeden hvor den potensielle energien som er lagret i disse bærerne omdannes til en protonkonsentrasjonsgradient som beveger et ATP-produserende enzym kalt ATP.-synth.
I løpet av dette stadiet av prosessen er det meste av den kjemiske energien genereres i form av ATP-molekyler; Det er felles for alle respirasjonsprosesser, enten de er aerobe eller anaerobe. Det som skiller den ene fra den andre er hvilket molekyl som er ansvarlig for å motta og bære elektronene slik at de ikke samler seg på slutten av elektrontransportkjeden.
I nærvær av oksygen er dette molekylet den endelige akseptoren av elektronene, og reduksjonen produserer vannmolekyler. I anaerob respirasjon, derimot, er den endelige elektronakseptoren et annet molekyl enn oksygen og avhenger av den aktuelle mikroorganismen.
Endelige elektronakseptorer i anaerob respirasjon
Følgende tabell viser tre eksempler på forskjellige endelige elektronakseptorer i anaerob respirasjon sammen med produktet av deres reduksjon og noen mikroorganismer som bruker det som energikilde:
| akseptor | Sluttprodukt | Mikroorganisme |
| Svovel | sulfider | termoplasma |
| Nitrat | Nitritt, nitrogenoksider og N2 | Pseudomonas , Bacillus |
| Sulfat | sulfider | Desulfovibrio, Clostridium |
Energiproduksjon ved anaerob respirasjon
Anaerob respirasjon bruker de samme ATP-produksjonsmekanismene som aerob respirasjon, dvs. glykolyse, Krebs-syklusen og elektrontransportkjeden. Av denne grunn er energiproduksjonen den samme i begge typer respirasjon, noe som betyr at det produseres mellom 36 og 38 ATP-molekyler totalt. Etter å ha diskontert de som forbrukes, er nettoproduksjonen mellom 30 og 32 molekyler ATP for hvert glukosemolekyl som oksideres.
Fermentering
Fermentering, som cellulær respirasjon, er også en prosess designet for å bruke energien som finnes i næringsstoffer som karbohydrater og transformere den til kjemisk energi som kan brukes av cellen i form av ATP-molekyler. Det er en ren anaerob prosess, det vil si at den ikke krever oksygen og kan oppstå i fravær av luft. Faktisk, i de fleste grunnleggende biologikurs, er fermentering sitert som det anaerobe alternativet til cellulær respirasjon, og dermed unngår eksistensen av anaerob respirasjon.
Imidlertid er det en grunnleggende forskjell mellom gjæring og anaerob respirasjon og det er at førstnevnte ikke bruker sitronsyresyklusen, langt mindre elektrontransportkjeden, så det kan ikke betraktes som en type respirasjon.mobiltelefon.
Fermentering starter på samme måte som respirasjon, det vil si med glykolysen av forskjellige typer sekskarbonsukker som kalles heksoser, hvorav glukose er den vanligste. Etter glykolyse omdannes imidlertid pyruvat til andre sluttprodukter avhengig av organismen som utfører fermenteringen.
typer gjæring
Avhengig av sluttproduktet av gjæring, kan dette være av forskjellige typer:
Alkoholisk gjæring: I noen tilfeller, for eksempel gjær, produserer gjæringen som følger glykolyse etylalkohol eller etanol. Denne typen gjæring kalles alkoholgjæring. Dette er typen gjæring som brukes til fremstilling av alkoholholdige drikker.
Eddiksyregjæring: Andre celler oksiderer etanol ytterligere til eddiksyre, slik det skjer ved fremstilling av eddik.
Melkesyregjæring: er en som gir melkesyre som sluttprodukt. Bakteriene som fermenterer melk for å produsere yoghurt fermenterer laktose (sukkeret i melk) til melkesyre, noe som forårsaker dannelse av melkeproteiner. Når det gjelder vertebratmuskelvev, er de i stand til å fermentere glukose til melkesyre når oksygenkonsentrasjonen er lav.
Energiproduksjon
Fermentering er en ineffektiv prosess når det gjelder energiproduksjon. Det første stadiet, glykolyse, produserer bare 2 netto ATP-molekyler (det produserer totalt 4, men forbruker også 2). Den påfølgende fermenteringen produserer riktig to netto molekyler av NADH, som også er et høyenergimolekyl, men ikke så høyenergisk som ATP.
Forskjeller mellom gjæring og anaerob respirasjon
Som man kan se er det forskjeller og likheter mellom gjæring og anaerob respirasjon. De viktigste likhetene er at begge begynner med glykolyse, begge forekommer i fravær av oksygen, og noen arter av prokaryoter kan utføre begge deler. Imidlertid slutter likhetene der. Følgende tabell oppsummerer hovedforskjellene mellom disse to måtene å oppnå ATP på:
| Fermentering | anaerob respirasjon |
| Det kan utføres av både prokaryote og eukaryote organismer, inkludert flercellede organismer som virveldyr. | Bare noen arter av prokaryoter kan utføre det. |
| Ulike typer gjæring gir forskjellige sluttprodukter av glukoseoksidasjon, inkludert melkesyre, eddiksyre og etan, blant andre. | Det oksiderer glukose fullstendig til karbondioksid og overfører elektronene til forskjellige typer endelige elektronakseptorer, for eksempel elementært svovel, sulfater eller nitrater. |
| Det produserer relativt lite brukbar energi for cellen. Bare to netto molekyler av ATP og to molekyler av NADH. | Den produserer store mengder ATP, og utnytter energien i glukose mest mulig. For hvert glukosemolekyl produseres mer enn 30 ATP-molekyler. |
| Det forekommer utelukkende i cytoplasmaet. | Det starter i cytoplasmaet og ender inne i mitokondriene. |
| Det er en relativt enkel prosess som består av et lite antall enzymatiske reaksjoner. | Det er en svært kompleks prosess som krever intervensjon av en rekke forskjellige enzymer både i cytosolen og i matrisen, intermembranrommet og den indre membranen i mitokondriene. |
| Det kan utføres in vitro . Det kreves bare enzymene som er ansvarlige for gjæring, som kan fungere i et passende ekstracellulært miljø. | Det avhenger av tilstedeværelsen av mitokondrier, så det kan ikke utføres in vitro . |
Referanser
- miljø. (2018, 11. april). Gjæringstyper . Hentet fra https://www.ambientum.com/enciclopedia_medioambiental/suelos/tipos_de_fermentacion.asp
- Clark, MA (2018, 5. mars). Metabolisme uten oksygen–biologi 2e . Hentet fra https://opentextbc.ca/biology2eopenstax/chapter/metabolism-without-oxygen/
- Lakna, B. (2017, 26. desember). Forskjellen mellom fermentering og anaerob respirasjon | Definisjon, prosess, applikasjon . Hentet fra https://pediaa.com/difference-between-fermentation-and-anaerobic-respiration/
- Kaur, J. (nd). Hvordan skiller fermentering og anaerob respirasjon seg? | Sokratisk . Hentet fra https://socratic.org/questions/how-do-fermentation-and-anaerobic-respiration-differ
