Perbezaan Utama - Fermentasi vs Pernafasan

Fermentasi dan pernafasan adalah dua jenis proses selular, yang terlibat dalam pemecahan glukosa dalam sel. Kedua-dua fermentasi dan pernafasan adalah proses katabolik, menghasilkan tenaga dalam bentuk ATP. The perbezaan utama antara penapaian dan pernafasan adalah bahawa semasa fermentasi, NADH tidak digunakan dalam fosforilasi oksidatif untuk menghasilkan ATP sedangkan, semasa pernafasan, NADH digunakan dalam fosforilasi oksidatif untuk menghasilkan tiga ATP per NADH.

Artikel ini melihat,

1. Apakah Fermentasi - Ciri, Proses 2. Apa itu Pernafasan - Ciri, Proses 3. Apakah Perbezaan Antara Fermentasi dan Pernafasan

Apa itu Fermentasi

Fermentasi adalah pemecahan kimia substrat organik seperti glukosa oleh mikroorganisma seperti bakteria dan ragi, yang biasanya menghasilkan effervescence dan panas. Ia berlaku pada mikroorganisma seperti beberapa bakteria, ragi, dan cacing parasit. Fermentasi dilokalisasi dalam sitoplasma sel-sel organisma tersebut. Hasil fermentasi bersih hanya 2 ATP. Proses penapaian berlaku dalam dua langkah: glikolisis dan pengoksidaan separa piruvat.

Terdapat dua jenis fermentasi yang dikenali sebagai fermentasi etanol dan fermentasi asid laktik. Penapaian etanol berlaku pada ragi sekiranya tiada oksigen. Oleh itu, mereka dipanggil anaerob fakultatif. Penapaian asid laktik berlaku pada bakteria. Sekiranya tiada oksigen, haiwan juga menghasilkan asid laktik terutamanya di otot mereka. Asid laktik adalah toksik kepada tisu. Glikolisis sama untuk kedua-dua penapaian. Semasa glikolisis, glukosa dipecah menjadi dua molekul piruvat, menghasilkan 2 ATP sebagai keuntungan bersih. Selain itu, dua molekul NADH terbentuk dengan memperoleh elektron dari gliseraldehid-3-fosfat. Semasa fermentasi etanol, piruvat di-decarboxylated menjadi asetaldehid dengan menyingkirkan karbon dioksida. Asetaldehid diubah menjadi etanol dengan menggunakan atom hidrogen NADH. Effervescence berlaku kerana pembebasan gas karbon dioksida ke dalam medium oleh sel-sel dalam medium. Semasa penapaian asid laktik, piruvat ditukar menjadi asid laktik, yang kemudian dioksidakan menjadi laktat. Tindak balas kimia keseluruhan untuk penapaian etanol dan penapaian asid laktik diberikan di bawah.

Penapaian Etanol:

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 2ATP

Fermentasi Asid Laktik:

C₆H₁₂O₆ → 2C₃H₆O₃ + 2ATP

Gambar 1: Penapaian etanol dan asid laktik

Apa itu Respirasi

Pernafasan adalah sekumpulan tindak balas kimia yang terlibat dalam penghasilan tenaga dengan mengoksidasi makanan sepenuhnya. Ia membebaskan karbon dioksida dan air sebagai produk sampingan. Pernafasan adalah proses yang paling banyak dan paling berkesan di antara proses pengeluaran tenaga. Ia berlaku pada tumbuhan dan haiwan yang lebih tinggi yang menggunakan proses selular yang kompleks dengan penggunaan tenaga yang tinggi. Semasa pernafasan, 36 ATP dihasilkan. Seluruh proses berlaku di sitoplasma dan mitokondria.

Pernafasan berlaku melalui tiga langkah: glikolisis, kitaran asid sitrik dan rantai pengangkutan elektron. Glikolisis berlaku dalam sitoplasma sel dengan cara yang sama berlaku semasa penapaian. Dua molekul piruvat yang dihasilkan dalam glikolisis dipindahkan ke dalam matriks mitokondria. Mereka melepaskan dua molekul karbon dioksida, satu dari masing-masing dan menjadi asetil-CoA semasa dekarboksilasi oksidatif. Asetil-CoA ini memasuki kitaran asid sitrik, yang juga dikenali sebagai kitaran Krebs. Semasa kitaran asid sitrik, satu molekul glukosa teroksidasi sepenuhnya menjadi enam molekul karbon dioksida, menghasilkan 2 GTP, 6 NADH dan 2 FADH₂. Ini NADH dan FADH₂ digabungkan dengan oksigen, menghasilkan ATP semasa fosforilasi oksidatif, yang berlaku pada membran mitokondria dalam. Semasa fosforilasi oksidatif, elektron dalam NADH dan FADH₂ dipindahkan melalui rangkaian pembawa elektron yang dipanggil rantai pengangkutan elektron. Hasil bersih ATP adalah tiga puluh enam dalam pernafasan. Tindak balas kimia keseluruhan ditunjukkan di bawah.

Pernafasan:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 36ATP

Gambar 2: Pernafasan

Perbezaan Antara Fermentasi dan Pernafasan

Definisi

Penapaian: Fermentasi adalah pemecahan kimia dari substrat organik seperti glukosa oleh mikroorganisma seperti bakteria dan ragi, biasanya melepaskan effervescence dan panas.

Pernafasan: Pernafasan adalah sekumpulan tindak balas kimia yang terlibat dalam penghasilan tenaga dengan mengoksidasi makanan sepenuhnya. Ia membebaskan karbon dioksida dan air sebagai produk sampingan.

Oksigen

Penapaian: Oksigen tidak diperlukan untuk penapaian.

Pernafasan: Oksigen diperlukan untuk pernafasan.

Air

Penapaian: Tidak ada air yang dihasilkan semasa penapaian.

Pernafasan: Air dihasilkan sebagai produk sampingan semasa pernafasan.

Kejadian

Penapaian: Fermentasi berlaku di sitoplasma.

Pernafasan: Pernafasan berlaku pada sitoplasma dan mitokondria.

Hasil bersih ATP

Penapaian: Fermentasi menghasilkan hanya dua ATP dengan pemecahan satu molekul glukosa.

Pernafasan: Pernafasan menghasilkan 36 ATP dengan pemecahan satu molekul glukosa.

Pengoksidaan Substrat

Penapaian: Substrat, glukosa tidak dipecah sepenuhnya semasa penapaian.

Pernafasan: Substrat, glukosa dipecah sepenuhnya semasa pernafasan.

Jenis-Jenis

Penapaian: Fermentasi etanol dan fermentasi asid laktik adalah dua jenis fermentasi yang terdapat pada organisma.

Pernafasan: Pernafasan aerobik dan anaerob adalah dua jenis pernafasan yang terdapat pada organisma.

Penerima Elektron Akhir

Penapaian: Penerima elektron akhir dalam fermentasi adalah molekul organik, biasanya asetaldehid dalam fermentasi etanol dan piruvat dalam penapaian asid laktik.

Pernafasan: Penerima elektron akhir terutamanya oksigen.

Produk Akhir

Penapaian: Penapaian etanol menghasilkan etanol dan karbon dioksida. Penapaian asid laktik menghasilkan asid laktik sebagai produk akhir.

Pernafasan: Pernafasan menghasilkan produk akhir bukan organik, karbon dioksida, dan air.

NAD⁺ Penjanaan semula

Penapaian: Tiada ATP dihasilkan semasa penjanaan semula NAD⁺ dalam penapaian.

Pernafasan: Tiga ATP dihasilkan semasa penjanaan semula NAD⁺ dalam pernafasan.

Fosforilasi Oksidatif

Penapaian: Tiada fosforilasi oksidatif berlaku semasa penapaian.

Pernafasan: Dalam pernafasan, ATP dihasilkan dari NADH dan FADH2 melalui fosforilasi oksidatif.

Jenis Organisma

Penapaian: Fermentasi biasanya dijumpai dalam mikroorganisma seperti ragi.

Pernafasan: Pernafasan dijumpai pada organisma yang lebih tinggi.

Sumbangan

Penapaian: Fermentasi mempunyai sumbangan yang kurang dalam penghasilan tenaga untuk proses selular di bumi.

Pernafasan: Pernafasan mempunyai sumbangan tertinggi dalam penghasilan tenaga untuk proses selular di bumi.

Kesimpulannya

Fermentasi dan pernafasan adalah dua proses yang terlibat dalam katabolisme substrat organik yang digunakan sebagai makanan semasa pengeluaran tenaga yang diperlukan oleh proses selular. Semasa penapaian dan pernafasan, tenaga berpotensi yang tersimpan dalam molekul organik diubah menjadi tenaga kimia kinetik dalam bentuk ATP. Kedua proses bermula dengan glikolisis, menghasilkan dua molekul piruvat. Glikolisis berlaku di sitoplasma semua sel di bumi. Oksigen tidak terlibat dalam glikolisis. Tetapi dengan adanya oksigen, piruvat dalam sitoplasma masuk ke dalam matriks mitokondria untuk menjalani kitaran asid sitrik, yang sepenuhnya mengoksidakan piruvat. Pengoksidaan lengkap ini hanya berlaku pada pernafasan. NADH dan FADH₂ juga dihasilkan oleh kitaran asid sitrik. Mereka dikurangkan oleh fosforilasi oksidatif pada membran dalaman mitokondria. Sebaliknya, penapaian berlaku dengan ketiadaan oksigen, pengoksidaan piruvat tidak lengkap sama ada menjadi etanol atau laktat. Semasa fermentasi etanol, piruvat diubah menjadi asetaldehid, yang kemudian diubah menjadi etanol. NADH yang dihasilkan dalam glikolisis fermentasi, menyumbangkan elektronnya kepada asetaldehid semasa regenerasi. Oleh itu, perbezaan utama antara fermentasi dan pernafasan adalah keupayaan untuk menghasilkan ATP semasa proses regenerasi NAD⁺.

Rujukan: 1. Cooper, Geoffrey M. "Tenaga Metabolik." Sel: Pendekatan Molekul. Edisi ke-2. Perpustakaan Perubatan Nasional A.S., 01 Januari 1970. Web. 07 April 2017. 2. Jurtshuk, Peter, dan Jr. "Metabolisme Bakteria." Mikrobiologi Perubatan. Edisi ke-4. Perpustakaan Perubatan Nasional A.S., 01 Januari 1996. Web. 07 Apr 2017.

Image Courtesy: 1. "Heterofermentative Milchsäuregärung" Oleh Yikrazuul - Karya sendiri (CC BY-SA 3.0) melalui Commons Wikimedia 2. "Oleh Darekk2 - Karya sendiri (CC BY-SA 3.0) melalui Wikimedia Commons