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Différence principale – Fermentation vs Respiration

La fermentation et la respiration sont deux types de processus cellulaires, impliqués dans la dégradation du glucose dans la cellule. La fermentation et la respiration sont toutes deux des processus cataboliques, générant de l’énergie sous forme d’ATP. La principale différence entre la fermentation et la respiration est que pendant la fermentation, le NADH n’est pas utilisé dans la phosphorylation oxydative afin de générer de l’ATP alors que, pendant la respiration, le NADH est utilisé dans la phosphorylation oxydative afin de générer trois ATP par NADH.

Cet article porte sur,

1. Qu’est-ce que la fermentation
– Caractéristiques, processus
2. Qu’est-ce que la respiration
– Caractéristiques, processus
3. Quelle est la différence entre la fermentation et la respiration

Qu’est-ce que la fermentation

La fermentation est la décomposition chimique de substrats organiques comme le glucose par des micro-organismes comme les bactéries et les levures, dégageant généralement de l’effervescence et de la chaleur. Elle se produit chez des micro-organismes comme certaines bactéries, des levures et des vers parasites. La fermentation est localisée dans le cytoplasme des cellules de ces organismes. Le rendement net de la fermentation n’est que de 2 ATP. Le processus de fermentation se déroule en deux étapes : la glycolyse et l’oxydation partielle du pyruvate.

Il existe deux types de fermentation connus sous le nom de fermentation éthanolique et de fermentation lactique. La fermentation de l’éthanol se produit chez les levures en l’absence d’oxygène. De ce fait, elles sont appelées anaérobies facultatives. La fermentation lactique se produit chez les bactéries. En l’absence d’oxygène, les animaux produisent également de l’acide lactique, principalement dans leurs muscles. L’acide lactique est toxique pour les tissus. La glycolyse est la même pour les deux fermentations. Pendant la glycolyse, le glucose est décomposé en deux molécules de pyruvate, générant 2 ATP comme gain net. En outre, deux molécules de NADH sont formées en obtenant des électrons du glycéraldéhyde-3-phosphate. Pendant la fermentation de l’éthanol, le pyruvate est décarboxylé en acétaldéhyde en éliminant le dioxyde de carbone. L’acétaldéhyde est converti en éthanol en utilisant les atomes d’hydrogène du NADH. L’effervescence se produit en raison de la libération de gaz carbonique dans le milieu par les cellules du milieu. Lors de la fermentation lactique, le pyruvate est converti en acide lactique, qui est ensuite oxydé en lactate. La réaction chimique globale de la fermentation de l’éthanol et de la fermentation lactique est donnée ci-dessous.

Fermentation de l’éthanol:

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP

Fermentation de l’acide lactique :

C6H12O6 → 2C3H6O3 + 2ATP

Qu’est-ce que la respiration

La respiration est l’ensemble des réactions chimiques impliquées dans la production d’énergie par oxydation complète des aliments. Elle libère du dioxyde de carbone et de l’eau comme sous-produits. La respiration est le processus le plus abondant et le plus efficace parmi les processus de production d’énergie. Elle se produit chez les plantes supérieures et les animaux qui utilisent des processus cellulaires complexes à forte consommation d’énergie. Au cours de la respiration, 36 ATP sont produits. L’ensemble du processus se produit dans le cytoplasme et les mitochondries.

La respiration se produit à travers trois étapes : la glycolyse, le cycle de l’acide citrique et la chaîne de transport des électrons. La glycolyse se produit dans le cytoplasme de la cellule de la même manière que lors de la fermentation. Les deux molécules de pyruvate produites lors de la glycolyse sont transférées dans la matrice mitochondriale. Elles libèrent deux molécules de dioxyde de carbone, une de chaque, et deviennent de l’acétyl-CoA au cours de la décarboxylation oxydative. Cet acétyl-CoA entre dans le cycle de l’acide citrique, également connu sous le nom de cycle de Krebs. Au cours du cycle de l’acide citrique, une seule molécule de glucose est complètement oxydée en six molécules de dioxyde de carbone, générant 2 GTP, 6 NADH et 2 FADH2. Ces NADH et FADH2 sont combinés à l’oxygène, générant de l’ATP au cours de la phosphorylation oxydative, qui se produit dans la membrane mitochondriale interne. Au cours de la phosphorylation oxydative, les électrons du NADH et du FADH2 sont transférés par une série de transporteurs d’électrons appelés chaîne de transport d’électrons. Le rendement net d’ATP est de trente-six dans la respiration. La réaction chimique globale est présentée ci-dessous.

Respiration:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 36ATP

Différence entre fermentation et respiration

Définition

Fermentation : La fermentation est la décomposition chimique d’un substrat organique comme le glucose par des micro-organismes comme les bactéries et les levures, dégageant généralement de l’effervescence et de la chaleur.

Respiration : La respiration est l’ensemble des réactions chimiques impliquées dans la production d’énergie par l’oxydation complète des aliments. Elle libère du dioxyde de carbone et de l’eau comme sous-produits.

Oxygène

Fermentation : L’oxygène n’est pas nécessaire pour la fermentation.

Respiration : L’oxygène est nécessaire à la respiration.

Eau

Fermentation : Aucune eau n’est produite pendant la fermentation.

Respiration : L’eau est produite comme sous-produit pendant la respiration.

Occurrence

Fermentation : La fermentation se produit dans le cytoplasme.

Respiration : La respiration se produit dans le cytoplasme et les mitochondries.

Rendement net d’ATP

Fermentation : La fermentation ne génère que deux ATP par la décomposition d’une seule molécule de glucose.

Respiration : La respiration génère 36 ATP par la décomposition d’une seule molécule de glucose.

Oxydation du substrat

Fermentation : Le substrat, le glucose n’est pas complètement décomposé pendant la fermentation.

Respiration : Le substrat, le glucose est complètement dégradé pendant la respiration.

Types

Fermentation : La fermentation éthanolique et la fermentation lactique sont les deux types de fermentations que l’on retrouve dans les organismes.

Respiration : La respiration aérobie et anaérobie sont deux types de respiration que l’on trouve dans les organismes.

Accepteur final d’électrons

Fermentation : L’accepteur final d’électrons dans la fermentation est une molécule organique, généralement l’acétaldéhyde dans la fermentation de l’éthanol et le pyruvate dans la fermentation de l’acide lactique.

Respiration : L’accepteur final d’électrons est principalement l’oxygène.

Produits finaux

Fermentation : La fermentation de l’éthanol génère de l’éthanol et du dioxyde de carbone. La fermentation de l’acide lactique génère de l’acide lactique comme produit final.

Respiration : La respiration génère des produits finaux inorganiques, du dioxyde de carbone et de l’eau.

Régénération du NAD+

Fermentation : Aucun ATP n’est produit pendant la régénération du NAD+ lors de la fermentation.

Respiration : Trois ATP sont générés pendant la régénération du NAD+ dans la respiration.

Phosphorylation oxydative

Fermentation : Aucune phosphorylation oxydative ne se produit pendant la fermentation.

Respiration : Dans la respiration, les ATP sont générés à partir du NADH et du FADH2 par phosphorylation oxydative.

Type d’organisme

Fermentation : La fermentation se trouve généralement chez les micro-organismes comme la levure.

Respiration : La respiration se trouve dans les organismes supérieurs.

Contribution

Fermentation : La fermentation a une moindre contribution dans la production d’énergie pour les processus cellulaires sur terre.

Respiration : La respiration a la plus grande contribution dans la production d’énergie pour les processus cellulaires sur terre.

Conclusion

La fermentation et la respiration sont deux processus impliqués dans le catabolisme des substrats organiques qui sont utilisés comme nourriture pendant la production d’énergie requise par les processus cellulaires. Pendant la fermentation et la respiration, l’énergie potentielle stockée dans les molécules organiques est convertie en énergie chimique cinétique sous forme d’ATP. Les deux processus commencent par la glycolyse, qui produit deux molécules de pyruvate. La glycolyse se produit dans le cytoplasme de toutes les cellules de la planète. L’oxygène n’intervient pas dans la glycolyse. Mais en présence d’oxygène, le pyruvate dans le cytoplasme entre dans la matrice mitochondriale afin de subir le cycle de l’acide citrique, qui oxyde complètement le pyruvate. Cette oxydation complète ne se produit que lors de la respiration. Le NADH et le FADH2 sont également produits par le cycle de l’acide citrique. Ils sont réduits par phosphorylation oxydative dans la membrane interne de la mitochondrie. En revanche, la fermentation se produit en l’absence d’oxygène, en oxydant incomplètement le pyruvate en éthanol ou en lactate. Pendant la fermentation de l’éthanol, le pyruvate est transformé en acétaldéhyde, qui est ensuite transformé en éthanol. Le NADH produit lors de la glycolyse de la fermentation, donne ses électrons à l’acétaldéhyde lors de la régénération. Par conséquent, la principale différence entre la fermentation et la respiration est la capacité à produire de l’ATP pendant le processus de régénération du NAD+.

Référence:
1. Cooper, Geoffrey M. « Énergie métabolique ». La cellule : une approche moléculaire. 2e édition. Bibliothèque nationale de médecine des États-Unis, 01 janvier 1970. Web. 07 avr. 2017.
2. Jurtshuk, Peter, et Jr. « Métabolisme bactérien ». Microbiologie médicale. 4e édition. Bibliothèque nationale de médecine des États-Unis, 01 janv. 1996. Web. 07 avr. 2017.

Image courtoisie:
1. « Heterofermentative Milchsäuregärung » By Yikrazuul – Own work (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. « By Darekk2 – Own work (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia

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