Skillnad mellan fermentation och andning

Huvudskillnad - Fermentation vs Respiration

Fermentation och andning är två typer av cellulära processer, involverade i nedbrytningen av glukos i cellen. Både fermentation och andning är kataboliska processer, som alstrar energi i form av ATP. De huvudskillnad mellan fermentation och andning är det Under fermentation används NADH inte i den oxidativa fosforyleringen för att generera ATP medan under respiration används NADH i oxidativ fosforylering för att generera tre ATP per NADH.

Den här artikeln tittar på, 

1. Vad är jäsning
      - Egenskaper, Process
2. Vad är Andning
      - Egenskaper, Process
3. Vad är skillnaden mellan fermentation och respiration

Vad är jäsning

Fermentation är den kemiska nedbrytningen av organiska substrat som glukos av mikroorganismer som bakterier och jäst, vilket vanligtvis ger bort brus och värme. Det förekommer i mikroorganismer som vissa bakterier, jäst och parasitära maskar. Fermentation är lokaliserad i cytoplasman hos dessa organismers celler. Nettoeffekten av jäsning är endast 2 ATP. Fermentationsprocessen sker i två steg: glykolys och partiell oxidation av pyruvat.

Det finns två typer av jäsning som kallas etanolfermentering och mjölksyrajäsning. Etanolfermentering förekommer i jäst i frånvaro av syre. Därför kallas de frivilliga anaerober. Mjölksyrafermentation förekommer i bakterier. I frånvaro av syre producerar djur också mjölksyra huvudsakligen i sina muskler. Mjölksyra är giftigt för vävnader. Glykolys är samma för båda fermentationerna. Under glykolys bryts ner glukos i två pyruvatmolekyler, vilket genererar 2 ATP som nettovärdet. Annat än det bildas två molekyler NADH genom att erhålla elektroner från glyceraldehyd-3-fosfat. Under etanolfermentering dekarboxyleras pyruvat i acetaldehyd genom att koldioxid avlägsnas. Acetaldehyd omvandlas till etanol genom att använda väteatomerna i NADH. Brusningen sker på grund av utsläpp av koldioxidgas i mediet av cellerna i mediet. Under mjölksyrafermentationen omvandlas pyruvat till mjölksyra, som sedan oxideras till laktat. Den totala kemiska reaktionen för fermentering av etanol och mjölksyra fermentering ges nedan.

Etanolfermentering:

C₆H₁₂O₆  → 2C₂H₅OH + 2CO₂  + 2ATP

Mjölksyra Fermentation:                                     

C₆H₁₂O₆  → 2C₃H₆O₃  +  2ATP

Figur 1: Gödning av etanol och mjölksyra

Vad är Andning

Andning är uppsättningen av kemiska reaktioner som är involverade i produktionen av energi genom att helt oxidera mat. Det släpper ut koldioxid och vatten som biprodukter. Andning är den mest omfattande och mest effektiva processen bland processerna för energiproduktion. Det förekommer i högre växter och djur som använder komplexa cellulära processer med höga energiförbrukningar. Under andning produceras 36 ATP. Hela processen sker i cytoplasma och mitokondrier.

Andning sker genom tre steg: glykolys, citronsyracykel och elektrontransportkedja. glykolys förekommer i cellens cytoplasma på samma sätt som det uppstår vid jäsning. De två pyruvatmolekylerna som produceras i glykolysen överförs till den mitokondriska matrisen. De släpper ut två koldioxidmolekyler, en från var och en blir acetyl-CoA under oxidativ dekarboxylering. Denna acetyl-CoA går in i citronsyracykeln, vilken också är känd som Krebs-cykel. Under citronsyracykel, en enda glukosmolekyl oxideras fullständigt i sex koldioxidmolekyler, vilket genererar 2 GTP, 6 NADH och 2 FADH₂. Dessa NADH och FADH₂ kombineras med syre, som genererar ATP under oxidativ fosforylering, vilket uppträder i det inre mitokondriella membranet. Under oxidativ fosforylering, elektroner i NADH och FADH₂ överförs genom en serie elektroniska bärare som kallas elektron transport kedja. Nettovinsten för ATP är 30 i andning. Den övergripande kemiska reaktionen visas nedan.   

Andning:

C₆H₁₂O₆  +  6o₂  → 6CO₂  +  6H₂O + 36ATP

Figur 2: Andning

Skillnad mellan fermentation och andning

Definition

Jäsning: Fermentation är den kemiska nedbrytningen av ett organiskt substrat som glukos av mikroorganismer som bakterier och jäst, vilket vanligtvis ger bort brus och värme.

Andning: Andning är uppsättningen av kemiska reaktioner som är involverade i produktionen av energi genom att helt oxidera mat. Det släpper ut koldioxid och vatten som biprodukter.

Syre

Jäsning: Syre krävs inte för jäsning.

Andning: Syre krävs för andning.

Vatten

Jäsning: Inget vatten produceras under jäsningen.

Andning: Vatten produceras som biprodukt under andning.

Förekomst

Jäsning: Fermentation sker i cytoplasman.

Andning: Andning sker i cytoplasma och mitokondrier.

Nettofördelning av ATP

Jäsning: Fermentation alstrar endast två ATP genom att bryta ner en enda glukosmolekyl.

Andning: Andning genererar 36 ATP genom att bryta ner en enda glukosmolekyl.

Substratoxidation

Jäsning: Substratet är glukos inte helt nedbrutet under jäsningen.

Andning: Substratet är glukos helt nedbrutet under andning.

typer

Jäsning: Etanolfermentering och mjölksyrajäsning är de två typerna av jäsningar som finns i organismer.

Andning:  Aerob och anaerob andning är två typer av andning som finns i organismer.

Final Electron Acceptor

Jäsning: Slutlig elektronacceptor i jäsning är en organisk molekyl, vanligtvis acetaldehyd vid etanolfermentering och pyruvat i mjölksyrajäsning.

Andning: Slutlig elektronacceptor är huvudsakligen syre.

Slutprodukter

Jäsning: Etanolfermentering alstrar etanol och koldioxid. Mjölksyrafermentation alstrar mjölksyra som slutprodukt.

Andning: Andning genererar oorganiska slutprodukter, koldioxid och vatten.

NAD⁺ Regeneration

Jäsning: Ingen ATP produceras under regenerering av NAD⁺ i jäsning.

Andning: Tre ATP genereras under regenerering av NAD⁺ vid andning.

Oxidativ fosforylering

Jäsning: Ingen oxidativ fosforylering sker under fermentering.

Andning: Vid andning genereras ATP från NADH och FADH2 genom oxidativ fosforylering.

Typ av organism

Jäsning: Fermentation finns vanligtvis i mikroorganismer som jäst.

Andning: Andning finns i högre organismer.

Bidrag

Jäsning: Fermentering har ett mindre bidrag till produktion av energi för cellprocesserna på jorden.

Andning: Respiration har det högsta bidraget i produktionen av energi för cellprocesserna på jorden.

Slutsats

Fermentation och andning är två processer som är involverade i katabolism av organiska substrat som används som mat under produktion av energi som krävs av cellprocesserna. Under fermentation och andning omvandlas den potentiella energi som lagras i organiska molekyler till kinetisk kemisk energi i form av ATP. Båda processerna börjar med glykolys, vilket resulterar i två pyruvatmolekyler. Glykolys förekommer i cytoplasman hos alla celler på jorden. Syre är inte inblandad i glykolysen. Men i närvaro av syre träder pyruvat i cytoplasman in i mitokondriska matrisen för att genomgå citronsyracykel, som helt oxiderar pyruvat. Denna fullständiga oxidation uppträder endast vid andning. NADH och FADH₂ produceras också av citronsyracykeln. De reduceras genom oxidativ fosforylering i mitokondriernas inre membran. I motsats härtill uppstår fermentering i frånvaro av syre, otillräckligt oxiderande pyruvat antingen i etanol eller laktat. Under etanolfermentering omvandlas pyruvat till acetaldehyd, som därefter omvandlas till etanol. NADH som produceras i fermentationens glykolys, donerar sina elektroner till acetaldehyd under regenerering. Därför är huvudskillnaden mellan fermentation och andning förmågan att producera ATP under regenereringsprocessen av NAD⁺.

Referens:
1. Cooper, Geoffrey M. "Metabolisk energi." Cell: En molekylär tillvägagångssätt. 2: a upplagan. U.S. National Library of Medicine, 01 jan 1970. Web. 07 april 2017.
2. Jurtshuk, Peter och Jr. "Bakteriell metabolism." Medicinsk mikrobiologi. 4: e upplagan. U.S. National Library of Medicine, 01 jan 1996. Web. 07 april 2017.

Image Courtesy:
1. "Heterofermentative Milchsäuregärung" Av Yikrazuul - eget arbete (CC BY-SA 3.0) via Wikimedia Commons
2. "Av Darekk2 - Egent arbete (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia