Διαφορά μεταξύ αερόβιας και αναερόβιας ζύμωσης

Η κύρια διαφορά μεταξύ αερόβιας και αναερόβιας ζύμωσης είναι ότι η αερόβια ζύμωση αναγεννά το NAD στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων ενώ η αναγέννηση του NAD στην αναερόβια αναπνοή ακολουθεί τη γλυκόλυση.

Η ζύμωση είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται για να περιγράψει τους μηχανισμούς της κυτταρικής αναπνοής, η οποία συμβαίνει απουσία οξυγόνου. Ωστόσο, στην αερόβια ζύμωση, ο τελικός δέκτης ηλεκτρονίων στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων είναι το οξυγόνο. Ως εκ τούτου, ονομάζεται ακριβέστερα αερόβια αναπνοή παρά αερόβια ζύμωση. Οι δύο μηχανισμοί της αναερόβιας ζύμωσης είναι η ζύμωση αιθανόλης και η ζύμωση γαλακτικού οξέος .

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι η αερόβια ζύμωση
     – Ορισμός, Διαδικασία, Ρόλος
2. Τι είναι η Αναερόβια Ζύμωση
     – Ορισμός, Διαδικασία, Τύποι, Ρόλος
3. Ποιες είναι οι ομοιότητες ανάμεσα στην αερόβια και την αναερόβια ζύμωση
     – Περίληψη κοινών χαρακτηριστικών
4. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ αερόβιας και αναερόβιας ζύμωσηςς
     – Σύγκριση βασικών διαφορών

Βασικοί όροι:Αερόβια Ζύμωση, Αναερόβια Ζύμωση, ATP, Γλυκόζη, NAD, Οξυγόνο

Τι είναι η αερόβια ζύμωση

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η αερόβια αναπνοή είναι ο πιο ακριβής και επιστημονικός όρος για την αερόβια ζύμωση. Η αερόβια αναπνοή αναφέρεται στο σύνολο των χημικών αντιδράσεων που εμπλέκονται στην παραγωγή ενέργειας με την πλήρη οξείδωση των τροφίμων. Απελευθερώνει διοξείδιο του άνθρακα και νερό ως υποπροϊόντα. Η αερόβια αναπνοή συμβαίνει κυρίως σε ανώτερα ζώα και φυτά. Είναι η πιο αποτελεσματική διαδικασία μεταξύ των διαφόρων διαδικασιών παραγωγής ενέργειας. Τα τρία στάδια της αερόβιας αναπνοής είναι η γλυκόλυση, ο κύκλος Krebs και η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων.

Γλυκόλυση

Η γλυκόλυση είναι το πρώτο βήμα της αερόβιας αναπνοής, που συμβαίνει στο κυτταρόπλασμα. Αυτή η διαδικασία διασπά τη γλυκόζη σε δύο μόρια πυροσταφυλικού. Τα μόρια πυροσταφυλικού υφίστανται οξειδωτική αποκαρβοξυλίωση για να σχηματίσουν ακετυλο-CoA. 2 ATP και 2 NADH είναι η απόδοση αυτής της διαδικασίας.

Κύκλος Krebs

Ο κύκλος του Krebs εμφανίζεται μέσα στη μιτοχονδριακή μήτρα. Μια πλήρης διάσπαση του ακετυλο-CoA σε διοξείδιο του άνθρακα συμβαίνει στον κύκλο του Krebs, αναγεννώντας την αρχική ένωση, το οξαλοξικό. Κατά τη διάρκεια του κύκλου Krebs, η απελευθέρωση της ενέργειας από το ακετυλο-CoA παράγει 2 GTP, 6 NADH και 2 FADH₂ .

Αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων

Η παραγωγή του ATP κατά την οξειδωτική φωσφορυλίωση χρησιμοποιεί τη αναγωγική ισχύ του NADH και του FADH2. Εμφανίζεται στην εσωτερική μεμβράνη των μιτοχονδρίων. Το παρακάτω σχήμα δείχνει τη συνολική χημική αντίδραση της αερόβιας αναπνοής.

C₆ H₁₂ O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂ O + 36ATP

Εικόνα 1:Αερόβια αναπνοή – Βήματα

Τι είναι η Αναερόβια Ζύμωση

Η ζύμωση αναφέρεται στη χημική διάσπαση οργανικών υποστρωμάτων από μικροοργανισμούς σε αιθανόλη ή γαλακτικό οξύ απουσία οξυγόνου. Τυπικά, εκπέμπει αναβρασμό και θερμότητα. Η ζύμωση συμβαίνει στην τοποθεσία του κυτταροπλάσματος σε μικροοργανισμούς όπως ζυμομύκητες, παρασιτικά σκουλήκια και βακτήρια. Τα δύο στάδια της ζύμωσης είναι η γλυκόλυση και η μερική οξείδωση του πυροσταφυλικού. Με βάση την οδό της οξείδωσης του πυροσταφυλικού, η ζύμωση αποτελείται από δύο τύπους. ζύμωση αιθανόλης και ζύμωση γαλακτικού οξέος. Η καθαρή απόδοση της ζύμωσης είναι μόνο 2 ATP.

Εικόνα 2:Αερόβια και αναερόβια ζύμωση

Ζύμωση με αιθανόλη

Η ζύμωση αιθανόλης συμβαίνει κυρίως στη ζύμη απουσία οξυγόνου. Σε αυτή τη διαδικασία, η απομάκρυνση του διοξειδίου του άνθρακα έχει ως αποτέλεσμα την αποκαρβοξυλίωση του πυροσταφυλικού σε ακεταλδεΰδη. Η ακεταλδεΰδη στη συνέχεια μετατρέπεται σε αιθανόλη χρησιμοποιώντας τα άτομα υδρογόνου του NADH. Ο αναβρασμός συμβαίνει λόγω της απελευθέρωσης αερίου διοξειδίου του άνθρακα στο μέσο. Η ισορροπημένη χημική εξίσωση για τη ζύμωση αιθανόλης είναι η εξής:

C₆ H₁₂ O₆ → 2C₂ H₅ OH + 2CO₂ + 2ATP

Ζύμωση γαλακτικού οξέος

Η ζύμωση γαλακτικού οξέος συμβαίνει κυρίως στα βακτήρια. Κατά τη ζύμωση του γαλακτικού οξέος, το πυροσταφυλικό μετατρέπεται σε γαλακτικό οξύ. Η συνολική χημική αντίδραση για τη ζύμωση αιθανόλης και τη ζύμωση γαλακτικού οξέος είναι η εξής:

C₆ H₁₂ O₆ → 2C₃ H₆ O₃ + 2ATP

Ομοιότητες μεταξύ αερόβιας και αναερόβιας ζύμωσης

• Η αερόβια και η αναερόβια ζύμωση είναι δύο μηχανισμοί κυτταρικής αναπνοής που παράγουν ενέργεια για τις κυτταρικές διεργασίες.
• Και οι δύο ζυμώσεις χρησιμοποιούν γλυκόζη ως υπόστρωμα και παράγουν ATP κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας.
• Το διοξείδιο του άνθρακα είναι προϊόν και στις δύο διαδικασίες.
• Υποβάλλονται και οι δύο σε γλυκόλυση στο κυτταρόπλασμα.

Διαφορά μεταξύ αερόβιας και αναερόβιας ζύμωσης

Ορισμός

Αερόβια ζύμωση: Σύνολο χημικών αντιδράσεων που εμπλέκονται στην παραγωγή ενέργειας με την πλήρη οξείδωση των τροφίμων

Αναερόβια ζύμωση:  Χημική διάσπαση οργανικών υποστρωμάτων σε αιθανόλη ή γαλακτικό οξύ από μικροοργανισμούς παρουσία οξυγόνου

Εμφάνιση

Αερόβια ζύμωση: Εμφανίζεται τόσο στο κυτταρόπλασμα όσο και στα μιτοχόνδρια

Αναερόβια ζύμωση: Εμφανίζεται στο κυτταρόπλασμα

Τύπος Οργανισμών

Αερόβια ζύμωση: Εμφανίζεται σε ανώτερα ζώα και φυτά

Αναερόβια ζύμωση: Εμφανίζεται σε ζυμομύκητες, παράσιτα και βακτήρια

Οξυγόνο

Αερόβια ζύμωση: Χρησιμοποιεί μοριακό οξυγόνο ως τελικό δέκτη ηλεκτρονίων στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων

Αναερόβια ζύμωση: Δεν χρησιμοποιεί οξυγόνο

Νερό

Αερόβια ζύμωση: Παράγει έξι μόρια νερού ανά μόριο γλυκόζης

Αναερόβια ζύμωση: Δεν παράγει νερό

Οξείδωση υποστρώματος

Αερόβια ζύμωση: Η γλυκόζη διασπάται πλήρως σε διοξείδιο του άνθρακα και οξυγόνο 

Αναερόβια ζύμωση: Η γλυκόζη οξειδώνεται ατελώς είτε σε αιθανόλη και γαλακτικό οξύ

Αναγέννηση NAD

Αερόβια ζύμωση: Η αναγέννηση του NAD συμβαίνει στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων

Αναερόβια ζύμωση: Η αναγέννηση του NAD συμβαίνει κατά τη μερική οξείδωση του πυροσταφυλικού

Παραγωγή ATP κατά την Αναγέννηση του NAD

Αερόβια ζύμωση: Το ATP είναι μια απόδοση κατά τη διάρκεια της αναγέννησης NAD 

Αναερόβια ζύμωση: Το ATP δεν είναι απόδοση κατά την αναγέννηση του NAD

Αριθμός ATP που παράγονται

Αερόβια ζύμωση: Παράγει 36 ATP

Αναερόβια ζύμωση: Παράγει 2 ATP

Συμπέρασμα

Η αερόβια και η αναερόβια ζύμωση είναι δύο τύποι κυτταρικής αναπνοής που εμπλέκονται στην παραγωγή ενέργειας από τη γλυκόζη. Η αερόβια ζύμωση απαιτεί οξυγόνο ενώ η αναερόβια ζύμωση δεν απαιτεί οξυγόνο. Η αναγέννηση του NAD συμβαίνει στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων της αερόβιας αναπνοής ενώ συμβαίνει κατά τη μερική οξείδωση του πυροσταφυλικού στην αναερόβια αναπνοή.

Αναφορά:

1. «Ζύμωση και αναερόβια αναπνοή». Khan Academy , Διαθέσιμο εδώ.

Εικόνα Ευγενική προσφορά:

1. «Διάγραμμα ροής κυτταρικής αναπνοής» Από χρήστες Daycd, Pdefer, Bdesham στο en.wikipedia – Δημιουργήθηκε από το bdesham με το en:OmniGraffle; μεταγενέστερη επεξεργασία στο en:GraphicConverter (Δημόσιος Τομέας) μέσω του Commons Wikimedia
2. "Cellular respiration" By Darekk2 – Ίδιο έργο (CC BY-SA 3.0) μέσω Commons Wikimedia