Các Sự khác biệt chính giữa quá trình lên men hiếu khí và kỵ khí là lên men hiếu khí tái tạo NAD⁺ tại chuỗi vận chuyển điện tử trong khi tái tạo NAD⁺ trong hô hấp kỵ khí diễn ra sau quá trình đường phân.

Lên men là một thuật ngữ được sử dụng để mô tả các cơ chế của hô hấp tế bào, xảy ra trong điều kiện thiếu oxy. Tuy nhiên, trong quá trình lên men hiếu khí, chất nhận điện tử cuối cùng trong chuỗi vận chuyển điện tử là oxy. Do đó, nó được gọi chính xác hơn là hô hấp hiếu khí chứ không phải lên men hiếu khí. Hai cơ chế của quá trình lên men kỵ khí là lên men etanol và lên men axit lactic.

Các lĩnh vực chính được bao phủ

1. Lên men hiếu khí là gì - Định nghĩa, Quy trình, Vai trò 2. Lên men kỵ khí là gì - Định nghĩa, Quy trình, Loại, Vai trò 3. Điểm giống nhau giữa lên men hiếu khí và kỵ khí - Sơ lược các tính năng chung 4. Sự khác biệt giữa lên men hiếu khí và kỵ khí - So sánh các điểm khác biệt chính

Thuật ngữ chính: Lên men hiếu khí, Lên men kỵ khí, ATP, Glucose, NAD⁺, Ôxy

Lên men hiếu khí là gì

Như đã đề cập ở trên, hô hấp hiếu khí là thuật ngữ chính xác và khoa học hơn để chỉ quá trình lên men hiếu khí. Hô hấp hiếu khí đề cập đến một tập hợp các phản ứng hóa học liên quan đến việc sản xuất năng lượng bằng cách oxy hóa hoàn toàn thực phẩm. Nó thải ra carbon dioxide và nước dưới dạng các sản phẩm phụ. Hô hấp hiếu khí chủ yếu xảy ra ở động vật và thực vật bậc cao. Đây là quy trình hiệu quả nhất trong số các quy trình sản xuất năng lượng khác nhau. Ba bước của hô hấp hiếu khí là đường phân, chu trình Krebs và chuỗi vận chuyển điện tử.

Glycolysis

Đường phân là bước đầu tiên của quá trình hô hấp hiếu khí, xảy ra trong tế bào chất. Quá trình này phá vỡ glucose thành hai phân tử pyruvate. Các phân tử pyruvate trải qua quá trình khử carboxyl oxy hóa để tạo thành acetyl-CoA. 2 ATP và 2 NADH là sản lượng của quá trình này.

Chu trình Krebs

Chu trình Krebs xảy ra bên trong chất nền ty thể. Sự phân hủy hoàn toàn acetyl-CoA thành carbon dioxide xảy ra trong chu trình Krebs, tái tạo hợp chất ban đầu, oxaloacetate. Trong chu kỳ Krebs, giải phóng năng lượng từ acetyl-CoA tạo ra 2 GTP, 6 NADH và 2 FADH₂.

Chuỗi vận chuyển điện tử

Việc sản xuất ATP trong quá trình phosphoryl hóa oxy hóa sử dụng sức mạnh khử của NADH và FADH2. Nó xảy ra ở màng trong của ti thể. Hình dưới đây mô tả toàn bộ phản ứng hóa học của quá trình hô hấp hiếu khí.

NS₆NS₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6 giờ₂O + 36ATP

Hình 1: Hô hấp hiếu khí - Các bước

Lên men kỵ khí là gì

Lên men đề cập đến sự phân hủy hóa học của các chất hữu cơ bởi vi sinh vật thành etanol hoặc axit lactic trong điều kiện không có oxy. Thông thường, nó tạo ra sủi bọt và nóng. Quá trình lên men xảy ra tại chỗ của tế bào chất ở vi sinh vật như nấm men, giun ký sinh và vi khuẩn. Hai bước của quá trình lên men là đường phân và oxy hóa một phần pyruvate. Dựa trên con đường oxy hóa pyruvate, quá trình lên men bao gồm hai loại; lên men etanol và lên men axit lactic. Sản lượng thực của quá trình lên men chỉ là 2 ATP.

Hình 2: Lên men hiếu khí và kỵ khí

Lên men Ethanol

Quá trình lên men ethanol chủ yếu xảy ra ở nấm men trong điều kiện không có oxy. Trong quá trình này, loại bỏ carbon dioxide dẫn đến quá trình khử carboxyl hóa pyruvate thành acetaldehyde. Acetaldehyde sau đó được chuyển thành etanol bằng cách sử dụng các nguyên tử hydro của NADH. Sự sủi bọt xảy ra do sự giải phóng khí cacbonic vào môi trường. Phương trình hóa học cân bằng cho quá trình lên men etanol như sau:

NS₆NS₁₂O₆ → 2C₂NS₅OH + 2CO₂ + 2ATP

Lên men axit lactic

Quá trình lên men lactic chủ yếu xảy ra ở vi khuẩn. Trong quá trình lên men axit lactic, pyruvate chuyển đổi thành axit lactic. Phản ứng hóa học tổng thể cho quá trình lên men etanol và lên men axit lactic như sau:

NS₆NS₁₂O₆ → 2C₃NS₆O₃ + 2ATP

Điểm giống nhau giữa lên men hiếu khí và kỵ khí

Sự khác biệt giữa lên men hiếu khí và kỵ khí

Sự định nghĩa

Lên men hiếu khí: Tập hợp các phản ứng hóa học liên quan đến việc sản xuất năng lượng bằng cách oxy hóa hoàn toàn thực phẩm

Lên men kỵ khí: Sự phân hủy hóa học của cơ chất hữu cơ thành etanol hoặc axit lactic bởi vi sinh vật khi có oxy

Tần suất xảy ra

Lên men hiếu khí: Xảy ra ở cả tế bào chất và ti thể

Lên men kỵ khí: Xảy ra trong tế bào chất

Loại sinh vật

Lên men hiếu khí: Xảy ra ở động vật và thực vật bậc cao

Lên men kỵ khí: Xảy ra ở nấm men, ký sinh trùng và vi khuẩn

Ôxy

Lên men hiếu khí: Sử dụng oxy phân tử làm chất nhận điện tử cuối cùng trong chuỗi vận chuyển điện tử

Lên men kỵ khí: Không sử dụng oxy

Nước

Lên men hiếu khí: Tạo ra sáu phân tử nước trên mỗi phân tử glucose

Lên men kỵ khí: Không tạo ra nước

Quá trình oxy hóa cơ chất

Lên men hiếu khí: Glucose bị phân hủy hoàn toàn thành carbon dioxide và oxy

Lên men kỵ khí: Glucose bị oxy hóa không hoàn toàn thành etanol và axit lactic

NAD⁺ Sự tái tạo

Lên men hiếu khí: NAD⁺ sự tái sinh xảy ra trong chuỗi vận chuyển điện tử

Lên men kỵ khí: NAD⁺ sự tái sinh xảy ra trong quá trình oxy hóa một phần pyruvate

Sản xuất ATP trong quá trình NAD⁺ Sự tái tạo

Lên men hiếu khí: ATP là sản lượng trong quá trình NAD⁺ sự tái tạo

Lên men kỵ khí: ATP không phải là sản lượng trong quá trình NAD⁺ sự tái tạo

Số lượng ATP được sản xuất

Lên men hiếu khí: Tạo ra 36 ATP

Lên men kỵ khí: Tạo ra 2 ATP

Phần kết luận

Lên men hiếu khí và kỵ khí là hai kiểu hô hấp tế bào tham gia vào quá trình sản xuất năng lượng từ glucose. Lên men hiếu khí cần oxy trong khi lên men kỵ khí không cần oxy. NAD⁺ tái sinh xảy ra trong chuỗi vận chuyển điện tử của hô hấp hiếu khí trong khi nó xảy ra trong quá trình oxy hóa một phần pyruvate trong hô hấp kỵ khí.

Thẩm quyền giải quyết:

1. “Lên men và hô hấp kỵ khí.” Học viện Khan, có sẵn tại đây.

Hình ảnh lịch sự:

1. “Lưu đồ hô hấp tế bào” của Người dùng Daycd, Pdefer, Bdesham trên en.wikipedia - Được tạo bởi bdesham với en: OmniGraffle; được xử lý hậu kỳ trong en: GraphicConverter (Public Domain) qua Commons Wikimedia2. “Hô hấp tế bào” của Darekk2 - Công việc riêng (CC BY-SA 3.0) qua Commons Wikimedia