Tabla de Contenidos
Bakteriler gibi en basitlerinden omurgalılar gibi en karmaşıklarına kadar canlılar, enerji gerektiren sonsuz kimyasal reaksiyonlara bağlıdır. Bu enerji çevreden elde edilir. Neredeyse her zaman, bu enerji adenosin trifosfat veya ATP adı verilen bir molekülden gelir. Ancak ATP çevrede bulunmadığından canlılar diğer enerji kaynaklarını (güneş ışığı, ısı ve besinler gibi) ATP’ye dönüştürmek için evrimleşmişlerdir. Böyle bir dönüşümü gerçekleştirmenin en yaygın iki yolu, hücresel solunum ve fermantasyondur.
İlk canlılar, farklı karbonhidrat türlerini fermente ederek ATP üretmek üzere evrimleşmişlerdir. Daha sonra ökaryotlar, anaerobik solunum yoluyla karbonhidratlarda depolanan enerjinin daha fazlasını kullanma becerisini geliştirdiler. Son olarak, diğer daha gelişmiş organizmalar, fotosentezin atık ürünlerinden biri olan oksijenden yararlanmaya başlayarak aerobik hücresel solunuma yol açtı.
İki anaerobik süreç olduklarından, birçok kişi anaerobik solunumu fermantasyonla karıştırır. Ancak mekanizmaları, nihai ürünleri ve enerji çıktıları açısından çok farklı iki süreçtir.
Aşağıdaki bölümlerde, anaerobik solunum ve fermantasyonun ne olduğunu ele alacağız ve ardından ikisi arasındaki en önemli farkları vurgulamak için bunları karşılaştıracağız.
anaerobik solunum
Anaerobik solunum, oksijen yokluğunda veya oksijen konsantrasyonu çok düşük olduğunda meydana gelen bir tür hücresel solunumdur (dolayısıyla anaerobik terimi, kelimenin tam anlamıyla hava yokluğunda anlamına gelir). Bu tür hücresel solunum sadece bazı bakteri türleri ve diğer prokaryotlar tarafından gerçekleştirilir.
Bir tür hücresel solunum olan süreç, bir glikoz molekülünün iki net ATP molekülü üreten iki piruvik asit molekülüne dönüştürüldüğü glikoliz ile başlar. Pirüvik asit daha sonra sitrik asit döngüsü veya trikarboksilik asit döngüsü olarak da adlandırılan ve bir dizi kimyasal reaksiyonun piruvik asidi karbondioksite oksitlediği Krebs döngüsüne girer.
Sürecin bir sonraki aşamasında, elektron taşıyıcıları olarak adlandırılan moleküller, onları, bu taşıyıcılarda depolanan potansiyel enerjinin, ATP.-synth adı verilen ATP üreten bir enzimi hareket ettiren bir proton konsantrasyon gradyanına dönüştürüldüğü elektron taşıma zincirine taşır.
Sürecin bu aşamasında, kimyasal enerjinin çoğunun ATP molekülleri biçiminde üretildiği yer; İster aerobik ister anaerobik olsun, tüm solunum süreçlerinde ortaktır. Birini diğerinden ayıran, elektronların elektron taşıma zincirinin sonunda birikmemesi için hangi molekülün elektronları almaktan ve taşımaktan sorumlu olduğudur.
Oksijen varlığında, bu molekül elektronların son alıcısıdır ve indirgenmesi su moleküllerini üretir. Anaerobik solunumda ise son elektron alıcısı oksijen dışında bir moleküldür ve söz konusu mikroorganizmaya bağlıdır.
Anaerobik solunumda son elektron alıcıları
Aşağıdaki tablo, anaerobik solunumdaki farklı nihai elektron alıcılarının üç örneğini, indirgenme ürünleri ve bunu bir enerji kaynağı olarak kullanan bazı mikroorganizmalar ile birlikte göstermektedir:
| akseptör | Son ürün | Mikroorganizma |
| Kükürt | sülfitler | termoplazma |
| Nitrat | Nitritler, nitrojen oksitler ve N2 | Pseudomonas , Basil |
| Sülfat | sülfitler | Desulfovibrio, Clostridium |
Anaerobik solunumda enerji üretimi
Anaerobik solunum, aerobik solunumla aynı ATP üretim mekanizmalarını kullanır, yani glikoliz , Krebs döngüsü ve elektron taşıma zinciri. Bu nedenle her iki solunum türünde de enerji üretimi aynıdır, yani toplamda 36 ila 38 ATP molekülü üretilir. Tüketilenler çıkarıldıktan sonra, oksitlenen her glikoz molekülü için net üretim 30 ila 32 molekül ATP’dir.
fermantasyon
Hücresel solunum gibi fermantasyon da karbonhidratlar gibi besinlerin içerdiği enerjiyi kullanmak ve onu ATP molekülleri şeklinde hücre tarafından kullanılabilen kimyasal enerjiye dönüştürmek için tasarlanmış bir işlemdir. Tamamen anaerobik bir süreçtir, yani oksijen gerektirmez ve hava yokluğunda gerçekleşebilir. Aslında, çoğu temel biyoloji dersinde, fermantasyondan hücresel solunumun anaerobik alternatifi olarak bahsedilir, böylece anaerobik solunumun varlığı ortadan kaldırılır.
Bununla birlikte, fermantasyon ile anaerobik solunum arasında temel bir fark vardır ve bu, birincisinin sitrik asit döngüsünü, elektron taşıma zincirini çok daha fazla kullanmamasıdır, bu nedenle bir cep telefonu solunum türü olarak kabul edilemez.
Fermantasyon, solunumla aynı şekilde başlar, yani heksoz adı verilen ve aralarında glikozun en yaygın olduğu farklı altı karbonlu şeker türlerinin glikoliziyle başlar. Bununla birlikte, glikolizden sonra piruvat, fermantasyonu gerçekleştiren organizmaya bağlı olarak diğer son ürünlere dönüşür.
fermantasyon türleri
Nihai fermantasyon ürününe bağlı olarak, bu farklı tiplerde olabilir:
Alkolik fermantasyon: Maya gibi bazı durumlarda, glikolizin ardından gelen fermantasyon etil alkol veya etanol üretir. Bu tür fermantasyona alkollü fermantasyon denir. Bu, alkollü içeceklerin üretiminde kullanılan fermantasyon türüdür.
Asetik fermantasyon: Sirke üretiminde olduğu gibi, diğer hücreler etanolü asetik aside oksitler.
Laktik fermantasyon: Nihai ürün olarak laktik asit veren fermantasyondur. Sütü yoğurt üretmek için fermente eden bakteriler laktozu (sütteki şeker) laktik aside fermente eder ve bu da süt proteinlerinin kesilmesine neden olur. Omurgalı kas dokuları söz konusu olduğunda, oksijen konsantrasyonu düşük olduğunda glikozu laktik aside fermente edebilirler.
Enerji üretimi
Fermantasyon, enerji üretimi açısından verimsiz bir süreçtir. İlk aşama olan glikoliz, yalnızca 2 net ATP molekülü üretir (toplamda 4 üretir ama aynı zamanda 2 tüketir). Sonraki fermantasyon, aynı zamanda ATP kadar yüksek enerjili olmasa da yüksek enerjili bir molekül olan iki net NADH molekülü üretir.
Fermantasyon ve anaerobik solunum arasındaki farklar
Görüldüğü gibi fermantasyon ile oksijensiz solunum arasında farklılıklar ve benzerlikler vardır. Ana benzerlikler, her ikisinin de glikoliz ile başlaması, her ikisinin de oksijen yokluğunda meydana gelmesi ve bazı prokaryot türlerinin her ikisini de gerçekleştirebilmesidir. Ancak benzerlikler burada bitiyor. Aşağıdaki tablo, ATP elde etmenin bu iki yolu arasındaki temel farkları özetlemektedir:
| fermantasyon | anaerobik solunum |
| Omurgalılar gibi çok hücreli organizmalar dahil olmak üzere hem prokaryotik hem de ökaryotik organizmalar tarafından gerçekleştirilebilir. | Sadece bazı prokaryot türleri bunu gerçekleştirebilir. |
| Farklı fermantasyon türleri, diğerleri arasında laktik asit, asetik asit ve etan dahil olmak üzere farklı glikoz oksidasyonu son ürünleri verir. | Glikozu tamamen karbondioksite oksitler ve elektronları elementel kükürt, sülfatlar veya nitratlar gibi farklı tipte nihai elektron alıcılarına aktarır. |
| Hücre için nispeten az kullanılabilir enerji üretir. Sadece iki net ATP molekülü ve iki NADH molekülü. | Glikozda bulunan enerjiden en iyi şekilde yararlanarak büyük miktarlarda ATP üretir. Her glikoz molekülü için 30’dan fazla ATP molekülü üretilir. |
| Yalnızca sitoplazmada oluşur. | Sitoplazmada başlar ve mitokondride biter. |
| Az sayıda enzimatik reaksiyondan oluşan nispeten basit bir işlemdir. | Hem sitozolde hem de matriste, zarlar arası boşlukta ve mitokondri iç zarında çok sayıda farklı enzimin müdahalesini gerektiren çok karmaşık bir süreçtir. |
| İn vitro olarak gerçekleştirilebilir . Yalnızca uygun bir hücre dışı ortamda işlev görebilen fermantasyondan sorumlu enzimler gereklidir. | Mitokondri varlığına bağlıdır, bu nedenle in vitro gerçekleştirilemez . |
Referanslar
- çevre. (2018, 11 Nisan). Fermantasyon türleri . https://www.ambientum.com/enciclopedia_medioambiental/suelos/tipos_de_fermentacion.asp adresinden alındı.
- Clark, MA (2018, 5 Mart). Oksijensiz Metabolizma–Biyoloji 2e . https://opentextbc.ca/biology2eopenstax/chapter/metabolism-Without-oxygen/ adresinden alındı.
- Lakna, B. (2017, 26 Aralık). Fermantasyon ve Anaerobik Solunum Arasındaki Fark | Tanım, Süreç, Uygulama . https://pediaa.com/difference-between-fermentation-and-anaerobic-respiration/ adresinden alındı.
- Kaur, J. (sonrası). Fermantasyon ve anaerobik solunum nasıl farklıdır? | Sokratik . https://socratic.org/questions/how-do-fermentation-and-anaerobic-respiration-differ adresinden alındı.
