Ważnym tematem biochemicznym jest „oddychanie”, dzięki któremu organizm przekształca składniki odżywcze w cząsteczki adenozynotrójfosforanu (ATP) w celu uzyskania energii. Dwa różne rodzaje oddychania to oddychanie tlenowe i fermentacja. Innym rodzajem oddychania jest oddychanie beztlenowe, które jest trochę podobne do fermentacji, ale wciąż zupełnie inne.
Oddychanie tlenowe a fermentacja
Różnica między oddychaniem tlenowym a fermentacją polega na tym, że oddychanie tlenowe zachodzi w obecności tlenu, wymaganego do procesu rozkładu materiału oddechowego, przy czym fermentacja nie wymaga obecności tlenu do rozkładu materiału oddechowego. Oba służą do pozyskiwania energii, ale ich procesy są inne.
Oddychanie tlenowe odbywa się w obecności tlenu, generuje cząsteczki adenozynotrójfosforanu (ATP), które są wykorzystywane jako energia do różnych funkcji organizmu. W sumie przechodzi przez 3 etapy. Są to glikoliza, cykl Krebsa i dalsze przechodzenie przez fosforylację oksydacyjną. Jest to forma oddychania komórkowego.
Z drugiej strony, podczas procesu fermentacji, cząsteczki cukru rozkładają się na prostsze związki, aby wytworzyć cząsteczki ATP do przeprowadzania procesów biologicznych. Dzieje się tak przy braku tlenu. Ma 2 etapy, a mianowicie glikolizę i regenerację NADH, czyli proces rozkładu kwasu pirogronowego.
Tabela porównawcza między oddychaniem tlenowym a fermentacją
| Parametry porównania | Oddychanie aerobowe | Fermentacja |
| Organizmy | Zwierzęta i rośliny | Głównie drożdże i bakterie |
| Tlen | Do rozbicia materiału oddechowego używany jest tlen. | Tlen nie jest używany. |
| Produkty końcowe | Dwutlenek węgla i woda. | Alkohol etylowy i dwutlenek węgla |
| Materiał do oddychania. | Całkowicie utleniony | Nie do końca zepsuty. |
| Tworzenie wody | Powstaje. | Zwykle nie powstaje. |
| Kontynuacja | Występuje w nieskończoność. | To nie może trwać w nieskończoność. |
| Powstała energia | 686 kcal | 39-59 kcal |
| Cząsteczki ATP | Powstaje 36 cząsteczek ATP. | Powstają 2 cząsteczki ATP. |
| Kroki | Ma 3 stopnie. | Ma 2 stopnie. |
Co to jest oddychanie tlenowe?
Oddychanie tlenowe wykorzystuje tlen do wytwarzania energii w postaci cząsteczek ATP poprzez rozkład materiału oddechowego. Najczęściej występuje w organizmach złożonych, takich jak zwierzęta, ludzie, rośliny, ssaki itp. Jest to rodzaj oddychania komórkowego.
Głównymi powstającymi produktami końcowymi są dwutlenek węgla i woda. Odbywa się w macierzy mitochondrialnej komórki. Jest to bardzo ważne, ponieważ dostarcza organizmom wystarczającą ilość energii do wykonywania podstawowych funkcji i procesów podobnych.
Istnieją różne etapy oddychania tlenowego. Pierwszym etapem jest glikoliza zachodząca w cytozolu komórki. Podczas glikolizy glukoza dzieli się na 2 cząsteczki ATP i 2 cząsteczki NADH. Następnie powstaje acetylokoenzym A.
W kolejnym kroku następuje cykl Krebsa (znany również jako cykl kwasu cytrynowego). Podczas ostatniego etapu oddychania tlenowego powstają duże ilości cząsteczek ATP poprzez przenoszenie elektronów z FADH i NADH. W końcu powstaje przez nią około 36 cząsteczek ATP.
Cząsteczki ATP są wytwarzane z ADP i nieorganicznego fosforanu przy użyciu syntazy ATP.
Co to jest fermentacja?
Fermentacja to beztlenowy proces rozkładania glukozy w celu uzyskania cząsteczek ATP, co oznacza, że może zachodzić przy braku tlenu. Przez większość czasu występuje w różnych typach mikroorganizmów, takich jak eukarionty i prokarionty. Najczęściej występuje w drożdżach i bakteriach. Może wystąpić również u ludzi, ale tylko w przypadku bardzo ograniczonej podaży tlenu i dużego zapotrzebowania na energię, np. podczas intensywnych treningów.
U ludzi fermentacja zachodzi w komórkach mięśniowych, gdy brakuje tlenu. Te komórki mogą zużywać swój tlen, jeśli bardzo często się kurczą. W przypadku braku tlenu przechodzą glikolizę, aby wytworzyć cząsteczki ATP. Te komórki mięśniowe wytwarzają kwas pirogronowy poprzez glukozę, po czym enzym obecny w komórkach mięśniowych przekształca go w kwas pirogronowy.
Podczas fermentacji glukoza jest metabolizowana (tj. rozkładana na) kwas pirogronowy w procesie glikolizy. Ten kwas pirogronowy jest przekształcany w aldehyd octowy. Następnie jest dalej przekształcany w alkohol etylowy. 2 cząsteczki ATP są wytwarzane średnio w procesie fermentacji.
Główne różnice między oddychaniem tlenowym a fermentacją
Wniosek
Oddychanie tlenowe i fermentacja są wykorzystywane do dostarczania organizmom energii na różne sposoby. Oddychanie tlenowe zachodzi głównie u zwierząt i roślin oraz w obecności tlenu, natomiast fermentacja zachodzi głównie w drożdżach i bakteriach oraz przy braku tlenu.
Oba te procesy są równie ważne, ponieważ mają nieco inne funkcje i etapy, przez które przechodzą.
Bibliografia
- https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/jctb.5030320607
- https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-food-022811-101255
