Sự khác biệt chính - Hô hấp hiếu khí và kỵ khí

Hô hấp hiếu khí và kỵ khí là hai kiểu hô hấp tế bào có ở sinh vật. Hô hấp tế bào là quá trình phân giải thức ăn để giải phóng thế năng dưới dạng ATP. Hô hấp hiếu khí xảy ra ở động vật và thực vật bậc cao. Hô hấp kỵ khí chủ yếu xảy ra ở vi sinh vật như nấm men. Cả hai quy trình đều sử dụng glucose làm nguyên liệu. Các Sự khác biệt chính giữa hô hấp hiếu khí và kỵ khí là hô hấp hiếu khí xảy ra khi có oxy nhưng trái lại hô hấp hiếu khí xảy ra trong điều kiện thiếu oxy.

Bài báo này kiểm tra,

1. Hô hấp hiếu khí là gì - Đặc điểm, Quy trình 2. Hô hấp kỵ khí là gì - Đặc điểm, Quy trình 3. Sự khác biệt giữa hô hấp hiếu khí và kỵ khí

Hô hấp hiếu khí là gì

Một loạt các phản ứng xảy ra với sự có mặt của oxy, phân hủy thức ăn để tạo ra năng lượng dưới dạng ATP, được gọi là hô hấp hiếu khí. Hình thức phục hồi tế bào phong phú nhất là hô hấp hiếu khí, xảy ra ở thực vật và động vật bậc cao. Hô hấp hiếu khí xảy ra trong tế bào chất cũng như trong ti thể. Nó tạo ra 36 ATP từ một phân tử glucose. Về cơ bản, ba bước liên quan đến hô hấp hiếu khí. Chúng là quá trình đường phân, chu trình axit xitric và chuỗi vận chuyển điện tử. Cơ chất chủ yếu là glucose và các sản phẩm cuối cùng vô cơ là carbon dioxide và nước. Do đó, hô hấp hiếu khí là mặt trái của quang hợp. Phản ứng hóa học tổng thể của quá trình hô hấp hiếu khí được trình bày dưới đây.

Phản ứng hóa học của hô hấp hiếu khí

NS₆NS₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6 giờ₂O + 2, 900 kJ / mol

Glycolysis là bước đầu tiên của quá trình hô hấp hiếu khí và diễn ra độc lập mà không cần oxy. Do đó, đây là bước đầu tiên của quá trình phân giải glucose trong quá trình hô hấp kỵ khí. Quá trình đường phân xảy ra trong tế bào chất của tất cả các tế bào. Trong quá trình đường phân, glucose bị phân hủy thành hai phân tử pyruvate, tạo ra 2 ATP làm thu nhập ròng. Ngoài ra, hai phân tử NADH được hình thành bằng cách nhận các điện tử từ glyceraldehyd-3-phosphate. Pyruvate được biến đổi thành chất nền của ty thể, tạo thành acetyl-CoA từ pyruvate bằng cách loại bỏ carbon dioxide trong quá trình khử carboxyl oxy hóa của pyruvate. Acetyl-CoA sau đó đi vào chu trình axit citric, còn được gọi là chu trình Krebs. Trong chu trình axit xitric, một phân tử glucoza đơn bị oxy hóa hoàn toàn thành 6 phân tử cacbon đioxit, tạo ra 2 GTP, 6 NADH và 2 FADH₂. Những NADH và FADH2 này được kết hợp với oxy, tạo ra ATP trong quá trình phosphoryl hóa oxy hóa. Quá trình phosphoryl hóa oxy hóa xảy ra ở màng trong của ti thể, chuyển các điện tử qua một loạt chất mang trong chuỗi vận chuyển điện tử. Tổng năng suất của quá trình hô hấp hiếu khí là 36 ATP. Sơ đồ hô hấp hiếu khí được thể hiện trong hình 1.

Hình 1: Hô hấp hiếu khí

Hô hấp kỵ khí là gì

Hô hấp kỵ khí là một tập hợp các phản ứng xảy ra trong điều kiện thiếu oxy, phản ứng này phân hủy thức ăn thành các hợp chất hữu cơ đơn giản, tạo ra năng lượng dưới dạng ATP. Hô hấp kỵ khí xảy ra ở vi sinh vật như một số vi khuẩn, nấm men và giun ký sinh. Nó xảy ra trong tế bào chất của tế bào sinh vật đó, chỉ tạo ra 2 ATP.

Hai loại hô hấp hiếu khí được xác định. Loại đầu tiên của hô hấp kỵ khí xảy ra thông qua quá trình đường phân và quá trình oxy hóa không hoàn toàn pyruvate hoặc thành axit lactic hoặc etanol. Quá trình này được gọi là quá trình lên men. Chất nhận electron cuối cùng và chất nhận hydro là sản phẩm cuối cùng hữu cơ đơn giản. Các sản phẩm cuối cùng được tiết vào môi trường dưới dạng chất chuyển hóa chất thải. Trong quá trình lên men, quá trình đường phân xảy ra như bước đầu tiên. Pyruvate tiếp theo được chuyển thành ethanol trong men và một số vi khuẩn. Trong thực vật, khi thiếu ôxy, etanol được tạo ra bằng quá trình hô hấp kỵ khí. Loại lên men này được gọi là lên men ethanol. Phản ứng hóa học tổng thể của quá trình lên men ethanol được trình bày dưới đây.

Phản ứng hóa học của quá trình lên men Ethanol

NS₆NS₁₂O₆ → 2C₂NS₅OH + 2CO₂ + 118 kJ / mol

Ở động vật, khi thiếu oxy, axit lactic được tạo ra bằng quá trình hô hấp kỵ khí. Đây được gọi là quá trình lên men axit lactic. Phản ứng hóa học tổng thể cho quá trình lên men axit lactic được trình bày dưới đây.

Phản ứng hóa học của quá trình lên men axit lactic

NS₆NS₁₂O₆ → 2C₃NS₆O₃ + 120 kJ / mol

Hiệu quả của quá trình lên men rất thấp so với quá trình hô hấp hiếu khí. Axit lactic, được tạo ra trong quá trình lên men axit lactic là chất độc đối với các mô. Sự khác biệt giữa hô hấp hiếu khí và hô hấp kỵ khí theo nghĩa của quá trình lên men axit lactic được thể hiện trong hình 2.

Hình 2: Sự khác biệt giữa hô hấp hiếu khí và lên men axit lactic

Trong loại thứ hai của hô hấp kỵ khí, chất nhận điện tử cuối cùng là sunfat hoặc nitrat ở cuối chuỗi vận chuyển điện tử. Một số sinh vật nhân sơ như vi khuẩn và vi khuẩn cổ thực hiện kiểu hô hấp kỵ khí này. Nhận electron bằng sunfat tạo ra hydro sunfua là sản phẩm cuối cùng. Trong methanogens, chất nhận electron cuối cùng là carbon dioxide, sản phẩm tạo ra metan là sản phẩm cuối cùng.

Sự khác biệt giữa hô hấp hiếu khí và kỵ khí

Ôxy

Hô hấp hiếu khí: Hô hấp hiếu khí xảy ra khi có oxy.

Hô hấp kỵ khí: Hô hấp kỵ khí xảy ra trong điều kiện thiếu oxy.

Loại thực vật và động vật

Hô hấp hiếu khí: Hô hấp hiếu khí có ở tất cả các loài thực vật và động vật bậc cao.

Hô hấp kỵ khí: Hô hấp kỵ khí thường có ở vi sinh vật, nhưng hiếm gặp ở sinh vật bậc cao.

Tần suất xảy ra

Hô hấp hiếu khí: Hô hấp hiếu khí chỉ xảy ra bên trong tế bào.

Hô hấp kỵ khí: Hô hấp kỵ khí có thể xảy ra ở bất cứ đâu.

Bản địa hóa bên trong ô

Hô hấp hiếu khí: Hô hấp hiếu khí xảy ra trong tế bào chất và ti thể.

Hô hấp kỵ khí: Hô hấp kỵ khí chỉ xảy ra trong tế bào chất.

Tính chất vĩnh viễn / tạm thời

Hô hấp hiếu khí: Hô hấp hiếu khí xảy ra liên tục khi có khí ôxi.

Hô hấp kỵ khí: Quá trình hô hấp kỵ khí xảy ra liên tục ở vi sinh vật. Nhưng ở động vật bậc cao, nó xảy ra trong điều kiện thiếu oxy.

Các bước

Hô hấp hiếu khí: Hô hấp hiếu khí xảy ra thông qua quá trình đường phân, quá trình oxy hóa pyruvate, chu trình TCA, chuỗi vận chuyển điện tử và tổng hợp ATP.

Hô hấp kỵ khí: Hô hấp kỵ khí xảy ra thông qua quá trình đường phân và phân hủy không hoàn toàn pyruvate.

Hiệu quả

Hô hấp hiếu khí: Hô hấp hiếu khí tạo ra 36 ATP trên mỗi phân tử glucose.

Hô hấp kỵ khí: Hô hấp kỵ khí tạo ra 2 ATP trên mỗi phân tử glucose.

Độc tính

Hô hấp hiếu khí: Hô hấp hiếu khí không gây độc cho sinh vật.

Hô hấp kỵ khí: Hô hấp hiếu khí gây độc cho sinh vật bậc cao.

Những sản phẩm cuối cùng

Hô hấp hiếu khí: Sản phẩm cuối cùng của quá trình hô hấp hiếu khí là khí cacbonic và nước.

Hô hấp kỵ khí: Sản phẩm cuối cùng của quá trình lên men ở nấm men là etanol và carbon dioxide. Ở động vật, sản phẩm cuối cùng là axit lactic. Vi khuẩn tạo ra metan và hydro sunfua là sản phẩm cuối cùng.

Quá trình oxy hóa

Hô hấp hiếu khí: Chất nền bị oxy hóa hoàn toàn thành khí cacbonic và nước trong quá trình hô hấp hiếu khí.

Hô hấp kỵ khí: Chất nền bị oxy hóa không hoàn toàn trong quá trình hô hấp kỵ khí.

Phần kết luận

Hô hấp tế bào xảy ra theo hai con đường gọi là hô hấp hiếu khí và hô hấp kỵ khí. Hô hấp hiếu khí hầu hết xảy ra ở động vật và thực vật bậc cao. Hô hấp kỵ khí xảy ra ở các vi sinh vật như giun ký sinh, nấm men và một số vi khuẩn. Cả hô hấp hiếu khí và kỵ khí đều sử dụng glucose làm chất nền. Hô hấp hiếu khí xảy ra với sự có mặt của oxy, oxy hóa hoàn toàn chất nền, tạo ra các sản phẩm cuối cùng là vô cơ, carbon dioxide và nước. Ngược lại, hô hấp kỵ khí xảy ra trong điều kiện thiếu oxy, oxy hóa không hoàn toàn cơ chất, tạo ra các sản phẩm cuối cùng hữu cơ như etanol. Vì quá trình hô hấp kỵ khí oxy hóa không hoàn toàn cơ chất nên sản lượng ATP rất thấp so với năng suất của quá trình hô hấp hiếu khí. Hô hấp hiếu khí thu được 36 ATP nhưng hô hấp kỵ khí chỉ thu được 2 ATP trên mỗi phân tử glucôzơ. Đây là sự khác biệt giữa hô hấp hiếu khí và hô hấp kỵ khí.

Tham khảo: 1. Cooper, Geoffrey M. “Năng lượng trao đổi chất.” Tế bào: Phương pháp tiếp cận phân tử. Ấn bản lần 2. Thư viện Y khoa Quốc gia Hoa Kỳ, ngày 1 tháng 1 năm 1970. Web. Ngày 07 tháng 4 năm 2017. Jurtshuk, Peter, và Jr. "Sự trao đổi chất của vi khuẩn." Vi sinh y tế. Phiên bản thứ 4. Thư viện Y khoa Quốc gia Hoa Kỳ, ngày 1 tháng 1 năm 1996. Web. Ngày 07 tháng 4 năm 2017.3. “Hô hấp hiếu khí và hô hấp kỵ khí - Vượt qua kỳ thi của tôi: Ghi chú ôn tập kỳ thi dễ dàng cho môn Sinh học GSCE.” Hô hấp hiếu khí và hô hấp kỵ khí - Vượt qua kỳ thi của tôi: Lưu ý ôn tập kỳ thi dễ dàng cho môn Sinh học GSCE. N.p., n.d. Web. Ngày 07 tháng 4 năm 2017.

Hình ảnh Lịch sự: 1. “Con đường hiếu khí” của Boumphreyfr - Tác phẩm riêng (CC BY-SA 3.0) qua Commons Wikimedia2. “2505 Hô hấp hiếu khí so với kỵ khí” của OpenStax College - Trang web Giải phẫu & Sinh lý học, Connexions. Ngày 19 tháng 6 năm 2013. (CC BY 3.0) qua Commons Wikimedia