Tabla de Contenidos
Живите същества, от най-простите като бактериите до най-сложните като гръбначните животни, зависят от безкрайни химични реакции, които изискват енергия. Тази енергия се получава от околната среда. Почти неизменно тази енергия идва от молекула, наречена аденозин трифосфат или АТФ. Въпреки това, ATP не се намира в околната среда, така че живите същества са еволюирали, за да преобразуват други източници на енергия (като слънчева светлина, топлина и хранителни вещества) в ATP. Двата най-често срещани начина за извършване на такава трансформация са клетъчното дишане и ферментацията.
Първите живи същества са еволюирали, за да произвеждат АТФ чрез ферментация на различни видове въглехидрати. По-късно еукариотите развиват способността да използват повече от енергията, съхранявана във въглехидратите, чрез анаеробно дишане. И накрая, други по-напреднали организми започнаха да се възползват от един от отпадъчните продукти на фотосинтезата, кислорода, пораждайки аеробно клетъчно дишане.
Тъй като това са два анаеробни процеса, много хора бъркат анаеробното дишане с ферментацията. Въпреки това, те са два много различни процеса по отношение на техния механизъм, техните крайни продукти и тяхната енергия.
В следващите раздели ще разгледаме какво представляват анаеробното дишане и ферментацията и след това ще ги сравним, за да подчертаем най-важните разлики между едното и другото.
анаеробно дишане
Анаеробното дишане е вид клетъчно дишане, което се случва при липса на кислород или когато концентрацията на кислород е много ниска (оттук и терминът анаеробно, което буквално означава при липса на въздух). Този тип клетъчно дишане се извършва само от някои видове бактерии и други прокариоти.
Като вид клетъчно дишане, процесът започва с гликолиза, по време на която молекула глюкоза се трансформира в две молекули пирогроздена киселина, произвеждайки две нетни ATP молекули. След това пирогроздената киселина влиза в цикъла на Кребс, наричан още цикъл на лимонената киселина или цикъл на трикарбоксилната киселина, в който поредица от химични реакции окисляват пирогроздената киселина до въглероден диоксид.
В следващия етап от процеса молекулите, наречени носители на електрони, ги пренасят във веригата за транспортиране на електрони, където потенциалната енергия, съхранявана в тези носители, се трансформира в градиент на концентрация на протони, който движи ензим, произвеждащ АТФ, наречен АТФ.-синт.
По време на този етап от процеса по-голямата част от химическата енергия се генерира под формата на ATP молекули; Той е общ за всички дихателни процеси, независимо дали са аеробни или анаеробни. Това, което отличава един от друг, е коя молекула е отговорна за приемането и пренасянето на електроните, така че те да не се натрупват в края на веригата за транспортиране на електрони.
В присъствието на кислород тази молекула е крайният акцептор на електроните и нейната редукция произвежда водни молекули. При анаеробното дишане, от друга страна, крайният акцептор на електрони е молекула, различна от кислорода, и зависи от конкретния въпросен микроорганизъм.
Крайни акцептори на електрони при анаеробно дишане
Следващата таблица показва три примера за различни крайни акцептори на електрони в анаеробното дишане заедно с продукта от тяхната редукция и някои микроорганизми, които го използват като източник на енергия:
| акцептор | Краен продукт | Микроорганизъм |
| Сяра | сулфиди | термоплазма |
| Нитрат | Нитрити, азотни оксиди и N2 | Pseudomonas , Bacillus |
| Сулфат | сулфиди | Desulfovibrio, Clostridium |
Производство на енергия при анаеробно дишане
Анаеробното дишане използва същите механизми за производство на АТФ като аеробното дишане, т.е. гликолиза, цикъл на Кребс и верига за пренос на електрони. Поради тази причина производството на енергия е еднакво и при двата вида дишане, което означава, че общо се произвеждат между 36 и 38 ATP молекули. След отстъпка от тези, които се консумират, нетното производство е между 30 и 32 молекули АТФ за всяка молекула глюкоза, която се окислява.
Ферментация
Ферментацията, подобно на клетъчното дишане, също е процес, предназначен да използва енергията, съдържаща се в хранителни вещества като въглехидрати, и да я трансформира в химическа енергия, използваема от клетката под формата на ATP молекули. Това е чисто анаеробен процес, тоест не изисква кислород и може да се случи при липса на въздух. Всъщност в повечето основни курсове по биология ферментацията се цитира като анаеробна алтернатива на клетъчното дишане, като по този начин се избягва съществуването на анаеробно дишане.
Въпреки това, има фундаментална разлика между ферментацията и анаеробното дишане и тя е, че първото не използва цикъла на лимонената киселина, още по-малко веригата за пренос на електрони, така че не може да се счита за вид дишане.мобилен телефон.
Ферментацията започва по същия начин като дишането, тоест с гликолизата на различни видове захари с шест въглерода, наречени хексози, сред които глюкозата е най-често срещаната. Въпреки това, след гликолиза, пируватът се трансформира в други крайни продукти в зависимост от организма, извършващ ферментацията.
видове ферментация
В зависимост от крайния продукт на ферментацията, той може да бъде от различни видове:
Алкохолна ферментация: В някои случаи, като дрождите, ферментацията, която следва гликолизата, произвежда етилов алкохол или етанол. Този тип ферментация се нарича алкохолна ферментация. Това е типът ферментация, използван при производството на алкохолни напитки.
Оцетна ферментация: Други клетки допълнително окисляват етанола до оцетна киселина, както се случва при производството на оцет.
Млечна ферментация: е тази, която дава млечна киселина като краен продукт. Бактериите, които ферментират млякото, за да произвеждат кисело мляко, ферментират лактозата (захарта в млякото) до млечна киселина, което причинява подсирване на млечните протеини. В случай на мускулни тъкани на гръбначни животни, те са способни да ферментират глюкозата до млечна киселина, когато концентрацията на кислород е ниска.
Производство на енергия
Ферментацията е неефективен процес по отношение на производството на енергия. Първият етап, гликолизата, произвежда само 2 чисти ATP молекули (произвежда общо 4, но също така консумира 2). Последвалата ферментация правилно произвежда две чисти молекули NADH, който също е високоенергийна молекула, макар и не толкова високоенергийна като ATP.
Разлики между ферментация и анаеробно дишане
Както може да се види, има разлики и прилики между ферментацията и анаеробното дишане. Основните прилики са, че и двете започват с гликолиза, и двете се случват при липса на кислород и някои видове прокариоти могат да извършат и двете. Приликите обаче свършват дотук. Следната таблица обобщава основните разлики между тези два начина за получаване на АТФ:
| Ферментация | анаеробно дишане |
| Може да се извършва както от прокариотни, така и от еукариотни организми, включително многоклетъчни организми като гръбначни животни. | Само някои видове прокариоти могат да го изпълнят. |
| Различните видове ферментация дават различни крайни продукти на окисление на глюкозата, включително млечна киселина, оцетна киселина и етан, наред с други. | Той окислява напълно глюкозата до въглероден диоксид и прехвърля електроните към различни видове крайни акцептори на електрони, като елементарна сяра, сулфати или нитрати. |
| Той произвежда относително малко използваема енергия за клетката. Само две чисти молекули АТФ и две молекули NADH. | Той произвежда големи количества АТФ, като използва максимално енергията, съдържаща се в глюкозата. За всяка молекула глюкоза се произвеждат повече от 30 ATP молекули. |
| Среща се изключително в цитоплазмата. | Започва в цитоплазмата и завършва в митохондриите. |
| Това е относително прост процес, който се състои от малък брой ензимни реакции. | Това е много сложен процес, който изисква намесата на множество различни ензими както в цитозола, така и в матрицата, междумембранното пространство и вътрешната мембрана на митохондриите. |
| Може да се извърши ин витро . Необходими са само ензимите, отговорни за ферментацията, които могат да функционират в подходяща извънклетъчна среда. | Зависи от наличието на митохондрии, така че не може да се извърши ин витро . |
Препратки
- заобикаляща среда. (2018, 11 април). Видове ферментация . Извлечено от https://www.ambientum.com/enciclopedia_medioambiental/suelos/tipos_de_fermentacion.asp
- Кларк, Масачузетс (2018 г., 5 март). Метаболизъм без кислород – биология 2e . Извлечено от https://opentextbc.ca/biology2eopenstax/chapter/metabolism-without-oxygen/
- Лакна, Б. (2017, 26 декември). Разлика между ферментация и анаеробно дишане | Определение, процес, приложение . Извлечено от https://pediaa.com/difference-between-fermentation-and-anaerobic-respiration/
- Kaur, J. (nd). Как се различават ферментацията и анаеробното дишане? | Сократов . Извлечено от https://socratic.org/questions/how-do-fermentation-and-anaerobic-respiration-differ
