Każdy żywy organizm musi czerpać i wykorzystywać energię do przetrwania. Energia ta jest uzyskiwana poprzez rozkładanie cukrów, a następnie gromadzenie ich w ATP. W konsekwencji ATP odgrywa kluczową rolę w przechowywaniu i przekazywaniu energii w komórkach.
Istnieją dwa główne procesy, które prowadzą do powstania ATP. Należą do nich oddychanie komórkowe i fermentacja.
Oddychanie komórkowe a fermentacja
Różnica między oddychaniem komórkowym a fermentacją polega na tym, że w procesie oddychania komórkowego glukoza jest całkowicie utleniana do dwutlenku węgla i wody, podczas gdy proces fermentacji utlenia glukozę tylko częściowo, wytwarzając małe cząsteczki organiczne jako odpad. Oznacza to, że oddychanie komórkowe rozładowuje więcej energii niż fermentacja.
Oddychanie komórkowe to proces przetrwania, który zachodzi w komórkach żywych organizmów. Poprzez jego działanie energia chemiczna pochodząca z substancji odżywczych i cząsteczek tlenu jest przekształcana w ATP. Wraz z produkcją ATP uwalniana jest również pewna ilość odpadów. To napędza wszystkie czynności komórkowe zachodzące wewnątrz ciała.
Fermentacja to kolejny proces, w którym wytwarzany jest ATP. Jednak fermentacja nie jest tak wydajna jak ta pierwsza, ponieważ nie utlenia w pełni glukozy. Oznacza to, że z energii chemicznej wraz z większą ilością produktów odpadowych powstaje tylko niewielka ilość ATP. Odpady te obejmują kwas mlekowy i etanol.
Tabela porównawcza między oddychaniem komórkowym a fermentacją
| Parametry porównania | Oddychania komórkowego | Fermentacja |
| Utlenianie | Oddychanie komórkowe w pełni utlenia glukozę do produkcji ATP. | Fermentacja tylko częściowo utlenia glukozę, co powoduje większą produkcję odpadów. |
| Występowanie | Oddychanie komórkowe zachodzi zarówno w cytoplazmie, jak iw mitochondriach. | Fermentacja zachodzi tylko w cytoplazmie. |
| Produkcja | Poprzez oddychanie komórkowe powstaje około 36 ATP. | Proces fermentacji wytwarza tylko 2 ATP. |
| Woda | W wyniku oddychania komórkowego wraz z ATP powstaje woda jako produkt uboczny. | W procesie fermentacji w komórkach nie powstaje woda. |
| Rodzaje | Oddychanie komórkowe jest dwojakiego rodzaju – oddychanie tlenowe i oddychanie beztlenowe. | Proces fermentacji może przebiegać na dwa sposoby – fermentacja etanolowa i fermentacja mlekowa. |
| Organizm | Oddychanie komórkowe odbywa się w organizmach wyższych. | Fermentacja zachodzi w mikroorganizmach, takich jak drożdże. |
Co to jest oddychanie komórkowe?
Oddychanie komórkowe to proces, w którym glukoza jest utleniana z wytworzeniem energii chemicznej, która jest następnie przekształcana w ATP. Wraz z ATP, kwas mlekowy i etanol są odprowadzane jako produkty uboczne. Proces ten zachodzi w organizmach wyższych, takich jak ludzie i inne zwierzęta. Proces ten ma kluczowe znaczenie dla przetrwania, ponieważ napędza aktywność komórkową organizmu, która umożliwia funkcjonowanie żywego organizmu.
Ogólnie rzecz biorąc, komórki roślinne i zwierzęce wykorzystują składniki odżywcze, takie jak cukier, aminokwasy i kwasy tłuszczowe w procesie oddychania komórkowego. Tymczasem tlen (O2) jest najczęściej używany jako środek utleniający, który prowadzi do wyładowania energii chemicznej. Ta energia chemiczna jest następnie magazynowana w ATP, który jest główną cząsteczką do przechowywania i przenoszenia energii na poziomie komórkowym. Energia ta może być wykorzystana do przeprowadzenia innych procesów, takich jak biosynteza, lokomocja i wiele innych.
Oddychanie komórkowe jest dwojakiego rodzaju – oddychanie tlenowe i oddychanie beztlenowe. Oddychanie tlenowe to proces, w którym tlen odgrywa kluczową rolę w tworzeniu ATP. Z drugiej strony oddychanie beztlenowe nie wymaga użycia tlenu. Taki proces zachodzi w organizmie występującym w miejscach nietypowych lub rzadkich, takich jak podwodne jaskinie czy w pobliżu kominów hydrotermalnych.
Co to jest fermentacja?
Fermentacja to kolejny proces, w którym ATP są wytwarzane w żywych istotach. Jednak proces ten zachodzi tylko w mikroorganizmach, takich jak drożdże. Fermentacja powoduje częściowe utlenianie glukozy z wytworzeniem ATP, co prowadzi do produkcji dużej ilości odpadów. W przeciwieństwie do oddychania komórkowego proces fermentacji jest powolny i nie tak wydajny, ponieważ za każdym razem wytwarzane są tylko 2 ATP.
Proces fermentacji ma miejsce, gdy w komórce brakuje tlenu. W takim przypadku kwas pirogronowy jest metabolizowany nie przez oddychanie komórkowe, ale przez fermentację. Kwas pirogronowy pozostaje tylko w cytoplazmie, w przeciwieństwie do oddychania komórkowego, które również transportuje pirogronian do mitochondriów. W cytoplazmie pirogronian zostaje przekształcony w produkty odpadowe, które mogą, ale nie muszą być odprowadzane z komórek.
W mikroorganizmach zachodzą dwa rodzaje procesów fermentacji. Należą do nich fermentacja etanolowa i fermentacja kwasu mlekowego. Fermentacja utlenia NADH, aby przekształcić go w NAD+, który jest następnie ponownie wykorzystywany w glikolizie. Gdy produktami odpadowymi podczas procesu okazują się etanol i dwutlenek węgla, zachodzi fermentacja etanolu. Podobnie, gdy produktem odpadowym jest kwas mlekowy, tak jak w przypadku mięśni szkieletowych, zachodzi fermentacja kwasu mlekowego.
Główne różnice między oddychaniem komórkowym a fermentacją
- Oddychanie komórkowe w pełni utlenia glukozę do produkcji ATP, podczas gdy fermentacja tylko częściowo utlenia glukozę.
- Oddychanie komórkowe zachodzi zarówno w cytoplazmie, jak iw mitochondriach, natomiast fermentacja zachodzi tylko w cytoplazmie.
- Oddychanie komórkowe generuje około 36 ATP, podczas gdy fermentacja generuje tylko 2 ATP.
- Oddychanie komórkowe wytwarza wodę jako produkt uboczny, podczas gdy fermentacja nie wytwarza wody.
- Oddychanie komórkowe zachodzi w organizmach wyższych, natomiast fermentacja zachodzi tylko w mikroorganizmach, takich jak drożdże.
- Tlen jest kluczowy w procesie oddychania komórkowego, natomiast fermentacja nie wymaga tlenu.
Wniosek
Oddychanie komórkowe i fermentacja to dwa procesy, które prowadzą do powstawania ATP w żywych organizmach. Jednak podczas gdy oddychanie komórkowe zachodzi w organizmach wyższych, fermentacja zachodzi tylko w mikroorganizmach. Może to być użytecznym wyjaśnieniem, dlaczego oddychanie komórkowe generuje ATP szybciej i na większą skalę niż fermentacja.
Główna różnica między nimi polega na tym, że oddychanie komórkowe całkowicie utlenia glukozę, podczas gdy fermentacja utlenia glukozę tylko częściowo. W konsekwencji różne są również rodzaje i ilość odprowadzanych odpadów. Inną istotną różnicą między nimi jest to, że oddychanie komórkowe odbywa się zarówno w cytoplazmie, jak iw mitochondriach, podczas gdy fermentacja zachodzi tylko w cytoplazmie.
