Free Press

Diferença Principal – Fermentação vs Respiração

Fermentação e Respiração são dois tipos de processos celulares, envolvidos na quebra da glicose na célula. Tanto a fermentação como a respiração são processos catabólicos, gerando energia sob a forma de ATP. A principal diferença entre fermentação e respiração é que durante a fermentação, NADH não é usado na fosforilação oxidativa para gerar ATP enquanto que, durante a respiração, NADH é usado na fosforilação oxidativa para gerar três ATPs por NADH.

Este artigo olha para,

1. O que é Fermentação
– Características, Processo
2 O que é Respiração
– Características, Processo
3 O que é Diferença entre Fermentação e Respiração

O que é Fermentação

Fermentação é a decomposição química de substratos orgânicos como a glicose por microorganismos como bactérias e leveduras, tipicamente emitindo efervescência e calor. Ela ocorre em microorganismos como algumas bactérias, leveduras e vermes parasitas. A fermentação é localizada no citoplasma das células desses organismos. O rendimento líquido da fermentação é de apenas 2 ATPs. O processo de fermentação ocorre em duas etapas: glicólise e oxidação parcial do piruvato.

Existem dois tipos de fermentação conhecidos como fermentação do etanol e fermentação do ácido láctico. A fermentação do etanol ocorre em leveduras, na ausência de oxigênio. Assim, eles são chamados de anaeróbios facultativos. A fermentação com ácido láctico ocorre em bactérias. Na ausência de oxigênio, os animais também produzem ácido láctico principalmente em seus músculos. O ácido láctico é tóxico para os tecidos. A glicólise é a mesma para ambas as fermentações. Durante a glicólise, a glicose é decomposta em duas moléculas piruvadas, gerando 2 ATPs como ganho líquido. Fora isso, duas moléculas de NADH são formadas pela obtenção de elétrons a partir do glicol 3-fosfato. Durante a fermentação do etanol, o piruvato é descarboxilado em acetaldeído pela remoção do dióxido de carbono. O acetaldeído é convertido em etanol usando os átomos de hidrogênio do NADH. A efervescência ocorre devido à liberação de gás carbônico no meio pelas células do meio. Durante a fermentação com ácido láctico, o piruvato é convertido em ácido láctico, que depois é oxidado em lactato. A reação química geral para fermentação do etanol e fermentação do ácido lático é dada abaixo.

Fermentação do etanol:

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP

Fermentação do ácido láctico:

C6H12O6 → 2C3H6O3 + 2ATP

O que é Respiração

Respiração é o conjunto de reacções químicas envolvidas na produção de energia através da oxidação completa dos alimentos. Ela libera dióxido de carbono e água como subprodutos. Respiração é o processo mais abundante e mais eficiente entre os processos de produção de energia. Ocorre em plantas e animais superiores que estão usando processos celulares complexos com alto consumo de energia. Durante a respiração, são produzidos 36 ATPs. Todo o processo ocorre no citoplasma e nas mitocôndrias.

Respiração ocorre em três etapas: glicólise, ciclo do ácido cítrico e cadeia de transporte dos elétrons. A glicólise ocorre no citoplasma da célula da mesma forma que ocorre durante a fermentação. As duas moléculas piruvadas produzidas na glicólise são transferidas para a matriz mitocondrial. Elas liberam duas moléculas de dióxido de carbono, uma de cada uma e se tornam acetil-CoA durante a descarboxilação oxidativa. Esta acetil-CoA entra no ciclo do ácido cítrico, que também é conhecido como ciclo de Krebs. Durante o ciclo do ácido cítrico, uma única molécula de glucose é completamente oxidada em seis moléculas de dióxido de carbono, gerando 2 GTPs, 6 NADH e 2 FADH2. Estes NADH e FADH2 são combinados com oxigênio, gerando ATP durante a fosforilação oxidativa, que ocorre na membrana mitocondrial interna. Durante a fosforilação oxidativa, os elétrons em NADH e FADH2 são transferidos através de uma série de portadores de elétrons chamada cadeia de transporte de elétrons. O rendimento líquido dos ATPs é de trinta e seis em respiração. A reação química global é mostrada abaixo.

Respiração:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 36ATP

Diferença entre Fermentação e Respiração

Definição

Fermentação: Fermentação é a decomposição química de um substrato orgânico como a glucose por microorganismos como bactérias e leveduras, tipicamente libertando efervescência e calor.

Respiração: Respiração é o conjunto de reacções químicas envolvidas na produção de energia através da oxidação completa dos alimentos. Ela libera dióxido de carbono e água como subprodutos.

Oxygen

Fermentação: O oxigênio não é necessário para a fermentação.

Respiração: O oxigênio é necessário para a respiração.

Água

Fermentação: Não é produzida água durante a fermentação.

Respiração: A água é produzida como subproduto durante a respiração.

Ocorrência

Fermentação: A fermentação ocorre no citoplasma.

Respiração: Respiração ocorre no citoplasma e mitocôndria.

Rendimento líquido de ATP

Fermentação: A fermentação gera apenas dois ATPs pela quebra de uma única molécula de glicose.

Respiração: Respiração gera 36 ATPs pela decomposição de uma única molécula de glicose.

Oxidação do substrato

Fermentação: O substrato, glicose não é completamente decomposto durante a fermentação.

Respiração: O substrato, a glicose é completamente decomposta durante a respiração.

Tipos

Fermentação: Fermentação com etanol e fermentação com ácido láctico são os dois tipos de fermentação encontrados nos organismos.

Respiração: Respiração aeróbica e anaeróbica são os dois tipos de respiração encontrados nos organismos.

Final Electron Acceptor

Fermentação: O aceitador final de elétrons na fermentação é uma molécula orgânica, geralmente acetaldeído na fermentação do etanol e piruvato na fermentação do ácido láctico.

Respiração: O aceitador final de elétrons é principalmente oxigênio.

Produtos finais

Fermentação: A fermentação do etanol gera etanol e dióxido de carbono. A fermentação com ácido láctico gera ácido láctico como o produto final.

Respiração: Respiração gera produtos finais inorgânicos, dióxido de carbono e água.

NAD+ Regeneração

Fermentação: Nenhum ATP é produzido durante a regeneração do NAD+ em fermentação.

Respiração: Três ATPs são gerados durante a regeneração do NAD+ em respiração.

Fosforilação oxidativa

Fermentação: Não ocorre fosforilação oxidativa durante a fermentação.

Respiração: Na respiração, os ATPs são gerados de NADH e FADH2 através da fosforilação oxidativa.

Tipo de Organismo

Fermentação: A fermentação é normalmente encontrada em microorganismos como a levedura.

Respiração: A respiração é encontrada em organismos superiores.

Contribuição

Fermentação: A fermentação tem uma menor contribuição na produção de energia para os processos celulares na terra.

Respiração: A respiração tem a maior contribuição na produção de energia para os processos celulares na terra.

Conclusão

Fermentação e respiração são dois processos envolvidos no catabolismo de substratos orgânicos que são utilizados como alimento durante a produção de energia requerida pelos processos celulares. Durante a fermentação e respiração, a energia potencial armazenada nas moléculas orgânicas é convertida em energia química cinética sob a forma de ATP. Ambos os processos começam com a glicólise, resultando em duas moléculas pirúvel. A glicólise ocorre no citoplasma de todas as células da Terra. O oxigénio não está envolvido na glicólise. Mas na presença de oxigênio, o piruvato no citoplasma entra na matriz mitocondrial para sofrer o ciclo do ácido cítrico, que oxida completamente o piruvato. Esta oxidação completa só ocorre na respiração. O NADH e FADH2 também são produzidos pelo ciclo do ácido cítrico. Eles são reduzidos pela fosforilação oxidativa na membrana interna da mitocôndria. Em contraste, a fermentação ocorre na ausência de oxigênio, oxidando incompletamente o piruvato em etanol ou lactato. Durante a fermentação do etanol, o piruvato é convertido em acetaldeído, que depois é convertido em etanol. O NADH produzido na glicólise da fermentação, doa seus elétrons ao acetaldeído durante a regeneração. Portanto, a principal diferença entre fermentação e respiração é a capacidade de produzir ATP durante o processo de regeneração do NAD+.

Referência:
1. Cooper, Geoffrey M. “Metabolic Energy”. The Cell: A Molecular Approach (A Célula: Uma abordagem molecular). 2ª edição. U.S. National Library of Medicine, 01 Jan. 1970. Web. 07 Abr. 2017.
2. Jurtshuk, Peter, e Jr. “Bacterial Metabolism” (Metabolismo Bacteriano). Microbiologia Médica. 4ª edição. U.S. National Library of Medicine, 01 jan. 1996. Web. 07 Abr. 2017.

Image Courtesy:
1. “Heterofermentative Milchsäuregärung” By Yikrazuul – Trabalho próprio (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. “By Darekk2 – Trabalho próprio (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia