Free Press

Huvudskillnad – jäsning vs andning

Jäsning och andning är två typer av cellulära processer som är involverade i nedbrytningen av glukos i cellen. Både fermentation och respiration är katabola processer som genererar energi i form av ATP. Den största skillnaden mellan fermentering och respiration är att vid fermentering används inte NADH i den oxidativa fosforyleringen för att generera ATP, medan NADH vid respiration används i den oxidativa fosforyleringen för att generera tre ATP per NADH.

Denna artikel tar upp,

1. Vad är jäsning
– Egenskaper, process
2. Vad är andning
– Egenskaper, process
3. Vad är skillnaden mellan jäsning och andning

Vad är jäsning

Jäsning är den kemiska nedbrytning av organiska substrat, som glukos, som görs av mikroorganismer, t.ex. bakterier och jäst, och som vanligen avger sprudlande och värme. Den förekommer hos mikroorganismer som vissa bakterier, jäst och parasitära maskar. Fermenteringen är lokaliserad i cytoplasman i dessa organismers celler. Nettoutbytet av jäsning är endast 2 ATP. Fermenteringsprocessen sker i två steg: glykolys och partiell oxidation av pyruvat.

Det finns två typer av fermentering som kallas etanolfermentering och mjölksyrafermentering. Etanoljäsning sker i jäst i frånvaro av syre. Därför kallas de för fakultativa anaerober. Mjölksyrajäsning sker i bakterier. I avsaknad av syre producerar även djur mjölksyra, främst i sina muskler. Mjölksyra är giftig för vävnaderna. Glykolysen är densamma för båda jäsningarna. Under glykolysen bryts glukos ner till två pyruvatmolekyler, vilket genererar 2 ATP som nettovinst. I övrigt bildas två molekyler NADH genom att få elektroner från glyceraldehyd-3-fosfat. Under etanoljäsningen dekarboxyleras pyruvat till acetaldehyd genom att koldioxid avlägsnas. Acetaldehyd omvandlas till etanol genom att använda väteatomerna i NADH. Spänningen uppstår på grund av att cellerna i mediet släpper ut koldioxidgas i mediet. Vid mjölksyrajäsning omvandlas pyruvat till mjölksyra, som sedan oxideras till laktat. Den övergripande kemiska reaktionen för etanoljäsning och mjölksyrajäsning anges nedan.

Etanoljäsning:

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP

Mjölksyrajäsning:

C6H12O6 → 2C3H6O3 + 2ATP

Vad är Respiration

Respiration är den uppsättning kemiska reaktioner som är inblandade i produktionen av energi genom att maten oxideras fullständigt. Den frigör koldioxid och vatten som biprodukter. Respiration är den mest rikliga och effektivaste processen bland processerna för energiproduktion. Den förekommer hos högre växter och djur som använder komplexa cellprocesser med hög energiförbrukning. Under respirationen produceras 36 ATP. Hela processen sker i cytoplasman och mitokondrierna.

Respiration sker genom tre steg: glykolys, citronsyracykeln och elektrontransportkedjan. Glykolysen sker i cellens cytoplasma på samma sätt som vid jäsning. De två pyruvatmolekyler som produceras i glykolysen överförs till mitokondriernas matris. De frigör två koldioxidmolekyler, en från vardera och blir till acetyl-CoA under oxidativ dekarboxylering. Detta acetyl-CoA går in i citronsyracykeln, som också kallas Krebscykeln. Under citronsyracykeln oxideras en enda glukosmolekyl fullständigt till sex koldioxidmolekyler och genererar 2 GTP, 6 NADH och 2 FADH2. Dessa NADH och FADH2 kombineras med syre och genererar ATP under oxidativ fosforylering, som sker i mitokondriernas inre membran. Under den oxidativa fosforyleringen överförs elektroner i NADH och FADH2 genom en serie elektronbärare som kallas elektrontransportkedja. Nettoutbytet av ATP är trettiosex vid andning. Den övergripande kemiska reaktionen visas nedan.

Respiration:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 36ATP

Skillnaden mellan jäsning och respiration

Definition

Fermentering: Fermentering är den kemiska nedbrytningen av ett organiskt substrat som glukos av mikroorganismer som bakterier och jäst, vilket vanligtvis ger upphov till sprudlande och värme.

Respiration: En fermentering är den kemiska nedbrytningen av ett organiskt substrat som glukos av mikroorganismer som bakterier och jäst: Respiration är den uppsättning kemiska reaktioner som ingår i produktionen av energi genom fullständig oxidering av mat. Den släpper ut koldioxid och vatten som biprodukter.

Syra

Fermentering: Syre behövs inte för jäsning.

Respiration:

Vatten

Fermentering: Inget vatten produceras under jäsningen.

Respiration: Vatten produceras som en biprodukt under andningen.

Förekomst

Fermentering: Fermentering sker i cytoplasman.

Respiration: Respiration sker i cytoplasma och mitokondrier.

Nettavkastning av ATP

Fermentering: Fermentering: Fermentering genererar endast två ATP genom nedbrytning av en enda glukosmolekyl.

Respiration:: Fermentering genererar endast två ATP genom nedbrytning av en enda glukosmolekyl.

Respiration: Respiration genererar 36 ATP genom nedbrytning av en enda glukosmolekyl.

Substansoxidation

Fermentering: Fermentering genererar 36 ATP genom nedbrytning av en enda glukosmolekyl.

Substansoxidation

Fermentering: Substratet glukos bryts inte helt ner under fermentering.

Respiration: Substratet glukos bryts ner helt under respirationen.

Typer

Fermentering: Substratet glukos bryts ner helt under respirationen:

Respiration: Fermentering: Etanoljäsning och mjölksyrajäsning är de två typer av jäsningar som finns i organismer.

Respiration: Det finns två typer av jäsningar i organismer: Aerob och anaerob respiration är två typer av respiration som förekommer i organismer.

Final elektronacceptor

Fermentering: Slutlig elektronacceptor vid fermentering är en organisk molekyl, vanligtvis acetaldehyd vid etanoljäsning och pyruvat vid mjölksyrajäsning.

Respiration:

Endprodukter

Fermentering: Slutlig elektronacceptor är huvudsakligen syre.

Endprodukter

Fermentering: Etanoljäsning genererar etanol och koldioxid. Mjölksyrajäsning genererar mjölksyra som slutprodukt.

Respiration: Respiration genererar oorganiska slutprodukter, koldioxid och vatten.

NAD+-regenerering

Fermentering: Ingen ATP produceras under regenerering av NAD+ vid fermentering.

Respiration: Tre ATP genereras under regenerering av NAD+ vid respiration.

Oxidativ fosforylering

Fermentering: Ingen oxidativ fosforylering sker under fermentering.

Respiration: Vid respiration genereras ATP från NADH och FADH2 genom oxidativ fosforylering.

Typ av organism

Fermentering: Fermentering finns vanligtvis i mikroorganismer som jäst.

Respiration: Respiration finns i högre organismer.

Bidrag

Fermentering: Fermentering har ett mindre bidrag till produktionen av energi för de cellulära processerna på jorden.

Respiration:

Respiration:

Slutsats

Fermentering och respiration är två processer som är involverade i katabolismen av organiska substrat som används som föda under produktionen av energi som krävs för de cellulära processerna. Under fermentering och respiration omvandlas den potentiella energi som finns lagrad i organiska molekyler till kinetisk kemisk energi i form av ATP. Båda processerna börjar med glykolys, vilket resulterar i två pyruvatmolekyler. Glykolysen sker i cytoplasman i alla celler på jorden. Syre är inte inblandat i glykolysen. Men i närvaro av syre går pyruvat i cytoplasman in i mitokondriernas matris för att genomgå citronsyracykeln, som fullständigt oxiderar pyruvat. Denna fullständiga oxidation sker endast vid andning. NADH och FADH2 produceras också av citronsyracykeln. De reduceras genom oxidativ fosforylering i mitokondriernas inre membran. Fermentering sker däremot i frånvaro av syre och oxiderar ofullständigt pyruvat antingen till etanol eller laktat. Vid etanoljäsning omvandlas pyruvat till acetaldehyd, som sedan omvandlas till etanol. Den NADH som produceras i glykolysen vid fermenteringen avger sina elektroner till acetaldehyd under regenerering. Därför är den viktigaste skillnaden mellan fermentation och respiration förmågan att producera ATP under regenereringsprocessen av NAD+.

Referens:
1. Cooper, Geoffrey M. ”Metabolic Energy”. The Cell: A Molecular Approach. 2:a upplagan. U.S. National Library of Medicine, 01 jan. 1970. Web. 07 apr. 2017.
2. Jurtshuk, Peter, och Jr. ”Bacterial Metabolism.” Medicinsk mikrobiologi. 4th edition. U.S. National Library of Medicine, 01 jan. 1996. Web. 07 apr. 2017.

Bild med tillstånd:
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