Tabla de Contenidos
Ființele vii, de la cele mai simple precum bacteriile la cele mai complexe precum vertebratele, depind de reacții chimice nesfârșite care necesită energie. Această energie este obținută din mediu. Aproape invariabil, acea energie provine dintr-o moleculă numită adenozin trifosfat sau ATP. Cu toate acestea, ATP nu se găsește în mediu, așa că lucrurile vii au evoluat pentru a converti alte surse de energie (cum ar fi lumina soarelui, căldura și nutrienții) în ATP. Cele mai comune două moduri de a face o astfel de transformare sunt respirația celulară și fermentația.
Primele viețuitoare au evoluat pentru a produce ATP prin fermentarea diferitelor tipuri de carbohidrați. Mai târziu, eucariotele au dezvoltat capacitatea de a valorifica mai multă energie stocată în carbohidrați prin respirație anaerobă. În cele din urmă, alte organisme mai avansate au început să profite de unul dintre produsele reziduale ale fotosintezei, oxigenul, dând naștere respirației celulare aerobe.
Deoarece sunt două procese anaerobe, mulți oameni confundă respirația anaerobă cu fermentația. Cu toate acestea, sunt două procese foarte diferite în ceea ce privește mecanismul lor, produsele lor finale și producția lor de energie.
În secțiunile următoare, vom aborda ce sunt respirația și fermentația anaerobă, apoi le vom compara pentru a evidenția cele mai importante diferențe dintre una și cealaltă.
respiratie anaeroba
Respirația anaerobă este un tip de respirație celulară care are loc în absența oxigenului, sau când concentrația de oxigen este foarte scăzută (de unde și termenul anaerob, care înseamnă literalmente în absența aerului). Acest tip de respirație celulară este efectuată doar de unele specii de bacterii și alte procariote.
Fiind un tip de respirație celulară, procesul începe cu glicoliză, în timpul căreia o moleculă de glucoză este transformată în două molecule de acid piruvic, producând două molecule nete de ATP. Acidul piruvic intră apoi în ciclul Krebs, numit și ciclul acidului citric sau ciclul acidului tricarboxilic, în care o serie de reacții chimice oxidează acidul piruvic la dioxid de carbon.
În următoarea etapă a procesului, moleculele numite purtători de electroni îi transportă în lanțul de transport de electroni, unde energia potențială stocată în acești purtători este transformată într-un gradient de concentrație de protoni care mișcă o enzimă producătoare de ATP numită ATP.
În această etapă a procesului, cea mai mare parte a energiei chimice este generată sub formă de molecule de ATP; Este comun tuturor proceselor respiratorii, fie ele aerobe sau anaerobe. Ceea ce diferențiază unul de celălalt este ce moleculă este responsabilă de primirea și transportul electronilor, astfel încât aceștia să nu se acumuleze la capătul lanțului de transport de electroni.
În prezența oxigenului, această moleculă este acceptorul final al electronilor, iar reducerea sa produce molecule de apă. În respirația anaerobă, pe de altă parte, acceptorul final de electroni este o moleculă, alta decât oxigenul și depinde de microorganismul în cauză.
Acceptori finali de electroni în respirația anaerobă
Următorul tabel prezintă trei exemple de acceptori finali de electroni diferiți în respirația anaerobă împreună cu produsul reducerii lor și unele microorganisme care îl folosesc ca sursă de energie:
| acceptor | Produs final | Microorganism |
| Sulf | sulfuri | termoplasma |
| Nitrat | Nitriți, oxizi de azot și N2 | Pseudomonas , Bacil |
| Sulfat | sulfuri | Desulfovibrio, Clostridium |
Producția de energie în respirația anaerobă
Respirația anaerobă folosește aceleași mecanisme de producere a ATP ca și respirația aerobă, adică glicoliza, ciclul Krebs și lanțul de transport de electroni. Din acest motiv, producția de energie este aceeași în ambele tipuri de respirație, ceea ce înseamnă că se produc între 36 și 38 de molecule de ATP în total. După scăderea celor care sunt consumate, producția netă este între 30 și 32 de molecule de ATP pentru fiecare moleculă de glucoză care este oxidată.
Fermentaţie
Fermentația, ca și respirația celulară, este, de asemenea, un proces conceput pentru a utiliza energia conținută în nutrienți, cum ar fi carbohidrații, și a o transforma în energie chimică utilizabilă de către celulă sub formă de molecule de ATP. Este un proces pur anaerob, adică nu necesită oxigen și poate apărea în absența aerului. De fapt, în majoritatea cursurilor de biologie de bază, fermentația este citată ca alternativă anaerobă la respirația celulară, evitând astfel existența respirației anaerobe.
Există însă o diferență fundamentală între fermentație și respirația anaerobă și anume că prima nu folosește ciclul acidului citric, cu atât mai puțin lanțul de transport de electroni, deci nu poate fi considerat un tip de respirație.telefon mobil.
Fermentația începe la fel ca și respirația, adică cu glicoliza diferitelor tipuri de zaharuri cu șase atomi de carbon numite hexoze, dintre care glucoza este cea mai comună. Totuși, după glicoliză, piruvatul este transformat în alți produși finali în funcție de organismul care efectuează fermentația.
tipuri de fermentare
În funcție de produsul final de fermentație, acesta poate fi de diferite tipuri:
Fermentația alcoolică: În unele cazuri, cum ar fi drojdia, fermentația care urmează glicolizei produce alcool etilic sau etanol. Acest tip de fermentație se numește fermentație alcoolică. Acesta este tipul de fermentație folosit la fabricarea băuturilor alcoolice.
Fermentația acetică: Alte celule oxidează în continuare etanolul în acid acetic, așa cum se întâmplă la fabricarea oțetului.
Fermentația lactică: este una care dă acid lactic ca produs final. Bacteriile care fermentează laptele pentru a produce iaurt fermentează lactoza (zahărul din lapte) până la acid lactic, care provoacă coagul proteinelor din lapte. În cazul țesuturilor musculare vertebrate, acestea sunt capabile să fermenteze glucoza până la acid lactic atunci când concentrația de oxigen este scăzută.
Producere de energie
Fermentarea este un proces ineficient din punct de vedere al producerii de energie. Prima etapă, glicoliza, produce doar 2 molecule nete de ATP (produce 4 în total, dar consumă și 2). Fermentația ulterioară produce în mod corespunzător două molecule nete de NADH, care este, de asemenea, o moleculă de înaltă energie, deși nu la fel de mare ca ATP.
Diferențele dintre fermentație și respirația anaerobă
După cum se poate observa, există diferențe și asemănări între fermentație și respirația anaerobă. Principalele asemănări sunt că ambele încep cu glicoliză, ambele apar în absența oxigenului, iar unele specii de procariote le pot realiza pe ambele. Cu toate acestea, asemănările se termină aici. Următorul tabel rezumă principalele diferențe dintre aceste două moduri de obținere a ATP:
| Fermentaţie | respiratie anaeroba |
| Poate fi efectuată atât de organisme procariote, cât și de organisme eucariote, inclusiv de organisme multicelulare, cum ar fi vertebratele. | Doar unele specii de procariote o pot realiza. |
| Diferite tipuri de fermentație dau diferiți produși finali de oxidare a glucozei, inclusiv acid lactic, acid acetic și etan, printre altele. | Acesta oxidează complet glucoza în dioxid de carbon și transferă electronii către diferite tipuri de acceptori finali de electroni, cum ar fi sulful elementar, sulfații sau nitrații. |
| Produce relativ puțină energie utilizabilă pentru celulă. Doar două molecule nete de ATP și două molecule de NADH. | Produce cantități mari de ATP, valorificând la maximum energia conținută de glucoză. Pentru fiecare moleculă de glucoză sunt produse mai mult de 30 de molecule de ATP. |
| Apare exclusiv în citoplasmă. | Începe în citoplasmă și se termină în interiorul mitocondriilor. |
| Este un proces relativ simplu care constă dintr-un număr mic de reacții enzimatice. | Este un proces foarte complex care necesită intervenția a numeroase enzime diferite atât în citosol, cât și în matrice, spațiul intermembranar și membrana interioară a mitocondriilor. |
| Poate fi efectuat in vitro . Sunt necesare doar enzimele care sunt responsabile de fermentație, care pot funcționa într-un mediu extracelular adecvat. | Depinde de prezența mitocondriilor, deci nu poate fi efectuată in vitro . |
Referințe
- mediu inconjurator. (2018, 11 aprilie). Tipuri de fermentație . Preluat de la https://www.ambientum.com/enciclopedia_medioambiental/suelos/tipos_de_fermentacion.asp
- Clark, MA (2018, 5 martie). Metabolism fără oxigen–Biologie 2e . Preluat de la https://opentextbc.ca/biology2eopenstax/chapter/metabolism-without-oxygen/
- Lakna, B. (26 decembrie 2017). Diferența dintre fermentație și respirația anaerobă | Definiție, proces, aplicare . Preluat de la https://pediaa.com/difference-between-fermentation-and-anaerobic-respiration/
- Kaur, J. (nd). Cum diferă fermentația și respirația anaerobă? | socratic . Preluat de la https://socratic.org/questions/how-do-fermentation-and-anaerobic-respiration-differ
