The hlavný rozdiel medzi aeróbnou a anaeróbnou fermentáciou je to aeróbna fermentácia regeneruje NAD⁺ v reťazci transportu elektrónov, zatiaľ čo regenerácia NAD⁺ pri anaeróbnom dýchaní nasleduje glykolýza.

Fermentácia je termín používaný na opis mechanizmov bunkového dýchania, ku ktorému dochádza v neprítomnosti kyslíka. Pri aeróbnej fermentácii je však konečným akceptorom elektrónov v reťazci transportu elektrónov kyslík. Preto sa to nazýva presnejšie aeróbne dýchanie namiesto aeróbneho kvasenia. Dva mechanizmy anaeróbnej fermentácie sú fermentácia etanolom a fermentácia kyselinou mliečnou.

Pokryté kľúčové oblasti

1. Čo je aeróbna fermentácia - Definícia, proces, rola 2. Čo je to anaeróbna fermentácia - Definícia, proces, typy, rola 3. Aké sú podobnosti medzi aeróbnou a anaeróbnou fermentáciou - Prehľad bežných funkcií 4. Aký je rozdiel medzi aeróbnou a anaeróbnou fermentáciou - Porovnanie kľúčových rozdielov

Kľúčové pojmy: aeróbna fermentácia, anaeróbna fermentácia, ATP, glukóza, NAD⁺, Kyslík

Čo je to aeróbna fermentácia

Ako bolo uvedené vyššie, aeróbne dýchanie je presnejší a vedeckejší termín pre aeróbnu fermentáciu. Aeróbne dýchanie je súbor chemických reakcií spojených s výrobou energie úplnou oxidáciou potravín. Ako vedľajšie produkty uvoľňuje oxid uhličitý a vodu. Aeróbne dýchanie sa vyskytuje hlavne u vyšších živočíchov a rastlín. Je to najefektívnejší proces medzi rôznymi procesmi výroby energie. Tri kroky aeróbneho dýchania sú glykolýza, Krebsov cyklus a reťazec transportu elektrónov.

Glykolýza

Glykolýza je prvým krokom aeróbneho dýchania, ktoré sa vyskytuje v cytoplazme. Tento proces rozkladá glukózu na dve molekuly pyruvátu. Molekuly pyruvátu podliehajú oxidačnej dekarboxylácii za vzniku acetyl-CoA. 2 ATP a 2 NADH sú výťažkom tohto postupu.

Krebsov cyklus

Krebsov cyklus sa vyskytuje vo vnútri mitochondriálnej matice. V Krebsovom cykle dochádza k úplnému rozkladu acetyl-CoA na oxid uhličitý, pričom dochádza k regenerácii východiskovej zlúčeniny, oxaloacetátu. Počas Krebsovho cyklu uvoľnenie energie z acetyl-CoA produkuje 2 GTP, 6 NADH a 2 FADH₂.

Elektrónový transportný reťazec

Produkcia ATP počas oxidačnej fosforylácie využíva redukčnú silu NADH a FADH2. Vyskytuje sa vo vnútornej membráne mitochondrií. Nasledujúci obrázok ukazuje celkovú chemickú reakciu aeróbneho dýchania.

C.₆H₁₂O₆ +6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 36 ATP

Obrázok 1: Aeróbne dýchanie - kroky

Čo je to anaeróbna fermentácia

Fermentácia sa týka chemického rozkladu organických substrátov mikroorganizmami na etanol alebo kyselinu mliečnu v neprítomnosti kyslíka. Spravidla vydáva šumenie a teplo. Fermentácia prebieha v lokalite cytoplazmy v mikroorganizmoch, ako sú kvasinky, parazitické červy a baktérie. Dva kroky fermentácie sú glykolýza a čiastočná oxidácia pyruvátu. Na základe dráhy oxidácie pyruvátu pozostáva fermentácia z dvoch typov; fermentácia etanolom a fermentácia kyselinou mliečnou. Čistý výťažok fermentácie sú iba 2 ATP.

Obrázok 2: Aeróbna a anaeróbna fermentácia

Fermentácia etanolom

Fermentácia etanolom prebieha hlavne v kvasniciach bez kyslíka. V tomto procese má odstránenie oxidu uhličitého za následok dekarboxyláciu pyruvátu na acetaldehyd. Acetaldehyd sa potom pomocou atómov vodíka NADH prevedie na etanol. K šumeniu dochádza v dôsledku uvoľnenia plynného oxidu uhličitého do média. Vyvážená chemická rovnica pre etanolovú fermentáciu je nasledovná:

C.₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 2 ATP

Fermentácia kyselinou mliečnou

Fermentácia kyseliny mliečnej prebieha hlavne v baktériách. Počas fermentácie kyseliny mliečnej sa pyruvát premieňa na kyselinu mliečnu. Celková chemická reakcia na fermentáciu etanolom a fermentáciu kyselinou mliečnou je nasledovná:

C.₆H₁₂O₆ → 2C₃H₆O₃ + 2 ATP

Podobnosti medzi aeróbnou a anaeróbnou fermentáciou

Rozdiel medzi aeróbnou a anaeróbnou fermentáciou

Definícia

Aeróbne kvasenie: Súbor chemických reakcií zapojených do výroby energie úplnou oxidáciou potravín

Anaeróbne kvasenie: Chemický rozklad organických substrátov na etanol alebo kyselinu mliečnu mikroorganizmami za prítomnosti kyslíka

Výskyt

Aeróbne kvasenie: Vyskytuje sa v cytoplazme aj v mitochondriách

Anaeróbne kvasenie: Vyskytuje sa v cytoplazme

Typ organizmov

Aeróbne kvasenie: Vyskytuje sa u vyšších živočíchov a rastlín

Anaeróbne kvasenie: Vyskytuje sa v kvasinkách, parazitoch a baktériách

Kyslík

Aeróbne kvasenie: Využíva molekulárny kyslík ako konečný akceptor elektrónov v reťazci transportu elektrónov

Anaeróbne kvasenie: Nepoužíva kyslík

Voda

Aeróbne kvasenie: Produkuje šesť molekúl vody na molekulu glukózy

Anaeróbne kvasenie: Nevyrába vodu

Oxidácia substrátu

Aeróbne kvasenie: Glukóza sa úplne rozkladá na oxid uhličitý a kyslík

Anaeróbne kvasenie: Glukóza je neúplne oxidovaná buď na etanol, alebo na kyselinu mliečnu

NAD⁺ Regenerácia

Aeróbne kvasenie: NAD⁺ k regenerácii dochádza v reťazci transportu elektrónov

Anaeróbne kvasenie: NAD⁺ k regenerácii dochádza pri čiastočnej oxidácii pyruvátu

Výroba ATP počas NAD⁺ Regenerácia

Aeróbne kvasenie: ATP je výnos počas NAD⁺ regenerácia

Anaeróbne kvasenie: ATP nie je výnosom počas NAD⁺ regenerácia

Počet vyrobených ATP

Aeróbne kvasenie: Produkuje 36 ATP

Anaeróbne kvasenie: Produkuje 2 ATP

Záver

Aeróbna a anaeróbna fermentácia sú dva typy bunkového dýchania, ktoré sa podieľajú na výrobe energie z glukózy. Aeróbna fermentácia vyžaduje kyslík, zatiaľ čo anaeróbna fermentácia kyslík nevyžaduje. NAD⁺ k regenerácii dochádza v reťazci transportu elektrónov aeróbneho dýchania, zatiaľ čo dochádza k čiastočnej oxidácii pyruvátu pri anaeróbnom dýchaní.

Referencia:

1. „Fermentácia a anaeróbne dýchanie.“ Khan Academy, K dispozícii tu.

Obrázok so súhlasom:

1. „Vývojový diagram bunkového dýchania“ od používateľov Daycd, Pdefer, Bdesham na en.wikipedia - vytvoril bdesham s en: OmniGraffle; dodatočne spracované v: GraphicConverter (Public Domain) cez Commons Wikimedia2. „Bunkové dýchanie“ od Darekk2-vlastná práca (CC BY-SA 3.0) prostredníctvom Commons Wikimedia