Sự khác biệt chính - Lên men so với Hô hấp

Lên men và hô hấp là hai loại quá trình tế bào, liên quan đến việc phân hủy glucose trong tế bào. Cả quá trình lên men và hô hấp đều là quá trình dị hóa, tạo ra năng lượng dưới dạng ATP. Các Sự khác biệt chính giữa lên men và hô hấp là trong quá trình lên men, NADH không được sử dụng trong quá trình phosphoryl hóa oxy hóa để tạo ra ATP trong khi trong quá trình hô hấp, NADH được sử dụng trong quá trình phosphoryl hóa oxy hóa để tạo ra ba ATP trên mỗi NADH.

Bài báo này xem xét,

1. Lên men là gì - Đặc điểm, Quy trình 2. Hô hấp là gì - Đặc điểm, Quy trình 3. Sự khác biệt giữa lên men và hô hấp là gì

Lên men là gì

Lên men là sự phân hủy hóa học của các chất hữu cơ như glucose bởi các vi sinh vật như vi khuẩn và nấm men, thường tạo ra sủi bọt và nhiệt. Nó xảy ra ở vi sinh vật như một số vi khuẩn, nấm men và giun ký sinh. Quá trình lên men được khu trú trong tế bào chất của các tế bào sinh vật đó. Sản lượng thực của quá trình lên men chỉ là 2 ATP. Quá trình lên men xảy ra theo hai bước: đường phân và oxy hóa một phần pyruvate.

Có hai kiểu lên men được gọi là lên men etanol và lên men axit lactic. Lên men etanol xảy ra ở nấm men trong điều kiện thiếu oxy. Do đó, chúng được gọi là vi khuẩn kỵ khí dễ biến đổi. Lên men axit lactic xảy ra ở vi khuẩn. Trong điều kiện thiếu oxy, động vật cũng tạo ra axit lactic chủ yếu trong cơ của chúng. Axit lactic gây độc cho các mô. Quá trình lên men là giống nhau. 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 glyceraldehit-3-photphat. Trong quá trình lên men ethanol, pyruvate được khử carboxyl thành acetaldehyde bằng cách loại bỏ carbon dioxide. Acetaldehyde được chuyển đổi thành etanol bằng cách sử dụng các nguyên tử hydro của NADH. Sự sủi bọt xảy ra do các tế bào trong môi trường giải phóng khí cacbonic vào môi trường. Trong quá trình lên men axit lactic, pyruvate được chuyển thành axit lactic, sau đó được oxy hóa thành lactate. Phản ứng hóa học tổng thể cho quá trình lên men etanol và lên men axit lactic được đưa ra dưới đây.

Lên men Ethanol:

NS₆NS₁₂O₆ → 2C₂NS₅OH + 2CO₂ + 2ATP

Lên men axit lactic:

NS₆NS₁₂O₆ → 2C₃NS₆O₃ + 2ATP

Hình 1: Lên men etanol và axit lactic

Hô hấp là gì

Hô hấp là 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 là quá trình dồi dào nhất và hiệu quả nhất trong số các quá trình sản xuất năng lượng. Nó xảy ra ở thực vật và động vật bậc cao đang sử dụng các quá trình tế bào phức tạp với mức tiêu thụ năng lượng cao. Trong quá trình hô hấp, 36 ATP được tạo ra. Toàn bộ quá trình xảy ra trong tế bào chất và ti thể.

Hô hấp xảy ra qua ba bước: đường phân, chu trình axit xitric và chuỗi vận chuyển điện tử. Glycolysis xảy ra trong tế bào chất của tế bào giống như cách xảy ra trong quá trình lên men. Hai phân tử pyruvate được tạo ra trong quá trình đường phân được chuyển vào chất nền ty thể. Chúng giải phóng hai phân tử carbon dioxide, một từ mỗi phân tử và trở thành acetyl-CoA trong quá trình khử carbon oxy hóa. Axetyl-CoA này đi vào chu trình axit xitric, còn được gọi là chu trình Krebs. Trong thời gian chu trình axit citric, một phân tử glucose đơn bị oxy hóa hoàn toàn thành sáu phân tử carbon dioxide, tạo ra 2 GTP, 6 NADH và 2 FADH₂. NADH và FADH này₂ được kết hợp với oxy, tạo ra ATP trong quá trình phosphoryl oxy hóa, xảy ra ở màng trong ty thể. Trong quá trình phosphoryl hóa oxy hóa, các electron trong NADH và FADH₂ được chuyển qua một loạt các hạt tải điện được gọi là chuỗi vận chuyển điện tử. Sản lượng thực của ATP là 36 trong quá trình hô hấp. Phản ứng hóa học tổng thể được hiển thị bên dưới.

Hô hấp:

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

Hình 2: Hô hấp

Sự khác biệt giữa lên men và hô hấp

Sự định nghĩa

Lên men: Lên men là sự phân hủy hóa học của một cơ chất hữu cơ như glucose bởi các vi sinh vật như vi khuẩn và nấm men, thường tạo ra sủi bọt và nhiệt.

Hô hấp: Hô hấp là 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.

Ôxy

Lên men: Oxy không cần thiết cho quá trình lên men.

Hô hấp: Oxy là cần thiết cho quá trình hô hấp.

Nước

Lên men: Không có nước được tạo ra trong quá trình lên men.

Hô hấp: Nước được tạo ra như một sản phẩm phụ trong quá trình hô hấp.

Tần suất xảy ra

Lên men: Quá trình lên men xảy ra trong tế bào chất.

Hô hấp: Quá trình hô hấp xảy ra ở tế bào chất và ti thể.

Năng suất ròng của ATP

Lên men: Quá trình lên men chỉ tạo ra hai ATP bằng cách phá vỡ một phân tử glucose duy nhất.

Hô hấp: Hô hấp tạo ra 36 ATP bằng cách phá vỡ một phân tử glucose duy nhất.

Quá trình oxy hóa nền

Lên men: Cơ chất, glucose không bị phân hủy hoàn toàn trong quá trình lên men.

Hô hấp: Cơ chất, glucose bị phân hủy hoàn toàn trong quá trình hô hấp.

Các loại

Lên men: Lên men etanol và lên men axit lactic là hai loại lên men có trong sinh vật.

Hô hấp: Hô hấp hiếu khí và kỵ khí là hai kiểu hô hấp có ở sinh vật.

Người nhận điện tử cuối cùng

Lên men: Chất nhận electron cuối cùng trong quá trình lên men là một phân tử hữu cơ, thường là acetaldehyde trong quá trình lên men ethanol và pyruvate trong quá trình lên men axit lactic.

Hô hấp: Chất nhận electron cuối cùng chủ yếu là oxy.

Những sản phẩm cuối cùng

Lên men: Lên men ethanol tạo ra ethanol và carbon dioxide. Quá trình lên men axit lactic tạo ra sản phẩm cuối cùng là axit lactic.

Hô hấp: Hô hấp tạo ra các sản phẩm cuối cùng vô cơ, carbon dioxide và nước.

NAD⁺ Sự tái tạo

Lên men: Không có ATP nào được tạo ra trong quá trình tái tạo NAD⁺ trong quá trình lên men.

Hô hấp: Ba ATP được tạo ra trong quá trình tái tạo NAD⁺ trong hô hấp.

Oxy hóa phosphoryl

Lên men: Không xảy ra quá trình phosphoryl hóa oxy hóa trong quá trình lên men.

Hô hấp: Trong hô hấp, ATP được tạo ra từ NADH và FADH2 thông qua quá trình phosphoryl hóa oxy hóa.

Loại sinh vật

Lên men: Quá trình lên men thường được tìm thấy ở các vi sinh vật như nấm men.

Hô hấp: Hô hấp có ở sinh vật bậc cao.

Sự đóng góp

Lên men: Quá trình lên men có ít đóng góp hơn trong việc sản xuất năng lượng cho các quá trình tế bào trên trái đất.

Hô hấp: Hô hấp có đóng góp cao nhất trong việc sản xuất năng lượng cho các quá trình tế bào trên trái đất.

Phần kết luận

Lên men và hô hấp là hai quá trình liên quan đến quá trình dị hóa các chất hữu cơ được sử dụng làm thức ăn trong quá trình sản xuất năng lượng cần thiết cho các quá trình tế bào. Trong quá trình lên men và hô hấp, thế năng dự trữ trong các phân tử hữu cơ được chuyển thành động năng dưới dạng ATP. Cả hai quá trình đều bắt đầu bằng quá trình đường phân, tạo ra hai phân tử pyruvate. Quá trình đường phân xảy ra trong tế bào chất của tất cả các tế bào trên trái đất. Oxy không tham gia vào quá trình đường phân. Nhưng khi có oxy, pyruvate trong tế bào chất sẽ đi vào chất nền của ty thể để trải qua chu trình axit xitric, chu trình này sẽ oxy hóa hoàn toàn pyruvate. Quá trình oxy hóa hoàn toàn này chỉ xảy ra trong quá trình hô hấp. NADH và FADH₂ cũng được tạo ra bởi chu trình axit xitric. Chúng bị khử bởi quá trình phosphoryl hóa oxy hóa ở màng trong của ti thể. Ngược lại, quá trình lên men xảy ra trong điều kiện không có oxy, oxy hóa không hoàn toàn pyruvate thành etanol hoặc lactat. Trong quá trình lên men ethanol, pyruvate được chuyển thành acetaldehyde, sau đó được chuyển thành ethanol. NADH được tạo ra trong quá trình đường phân của quá trình lên men, tặng các điện tử của nó cho acetaldehyde trong khi tái sinh. Do đó, sự khác biệt chính giữa lên men và hô hấp là khả năng sản xuất ATP trong quá trình tái tạo NAD⁺.

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. 07 tháng 4 năm 2017. 2. 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.

Hình ảnh lịch sự: 1. “Heterofermentative Milchsäuregärung” của Yikrazuul - Tác phẩm riêng (CC BY-SA 3.0) qua Commons Wikimedia 2. “Bởi Darekk2 - Tác phẩm riêng (CC BY-SA 3.0) qua Commons Wikimedia