主な違い – 発酵と嫌気呼吸
発酵と嫌気呼吸は、細胞が機能するための ATP を生成するために使用される 2 種類の細胞呼吸メカニズムです。発酵と嫌気呼吸の両方が酸素の不在下で起こります。それらは、ヘキソース糖を基質として使用します。ヘキソース糖は最初に解糖を受けます。 主な違い 発酵と嫌気呼吸の間の違いは、発酵はクエン酸回路 (クレブス回路) と電子伝達系を受けないのに対して、嫌気呼吸はクエン酸回路と電子伝達系を受けます。 .
対象となる主な分野
1.発酵とは
– 定義、プロセス、適用
2.嫌気呼吸とは
– 定義、プロセス
3.発酵と嫌気呼吸の類似点は何ですか
– 共通機能の概要
4.発酵と嫌気呼吸の違いは何ですか
– 主な違いの比較
重要な用語:アデノシン三リン酸 (ATP)、嫌気性呼吸、クエン酸回路、電子伝達系、エタノール発酵、発酵、グルコース、解糖、乳酸発酵 
発酵とは
発酵とは、微生物が糖を二酸化炭素とエタノールに変換するために誘発する化学反応の総称です。糖は最初に解糖を受けます。解糖中、ヘキソース糖グルコースは 2 つのピルビン酸分子に分解されます。ピルビン酸は三炭素化合物です。解糖は、グルコースから放出されるエネルギーから 4 つの ATP 分子を生成しながら、2 つの ATP 分子を利用します。ピルビン酸はエタノールまたは乳酸に酸化されます。発酵は最終製品の種類によって、エタノール発酵と乳酸発酵の2つの工程に分けられます。酵母と一部の細菌種が発酵を行います。エタノール発酵は、ビール、パン、ワインの製造に使用されます。エタノール発酵の正味の化学式を以下に示します。
C6 H12 O6 (グルコース) → 2 C2 H5 OH (エタノール) + 2 CO2 (二酸化炭素)
図 1:エタノール発酵
組織がより多くのエネルギーを必要とするとき、動物の筋肉や組織で乳酸発酵が起こります。ヨーグルトの製造では、乳酸発酵を利用して乳糖から乳酸を製造しています。グルコースから乳酸を生成する正味の化学反応を以下に示します。
C6 H12 O6 (グルコース) → 2 CH3 CHOHCOOH（乳酸）
嫌気呼吸とは
嫌気性呼吸は、酸素がない状態で起こる細胞呼吸の一種です。好気呼吸と同じように起こります。嫌気呼吸は、発酵プロセスのように解糖から始まりますが、発酵のように解糖で止まることはありません。アセチル補酵素 A の生成後、嫌気性呼吸はクエン酸回路と電子伝達系を継続します。
図 2:メタン生成菌
最終的な電子受容体は、好気呼吸のような酸素分子ではありません。異なる種類の生物は、異なる種類の最終電子受容体を使用します。これらは、硫酸イオン、硝酸イオン、または二酸化炭素である可能性があります。メタン生成菌は、酸素がない状態で二酸化炭素を最終的な電子受容体として使用する生物の一種です。それらは副産物としてメタンガスを生成します。 図 2 にいくつかのメタン生成細菌を示します。 .
発酵と嫌気呼吸の類似点
- 発酵と嫌気呼吸の両方が酸素のない状態で発生し、エネルギーを生成します。
- 発酵呼吸と嫌気呼吸の両方の呼吸基質はヘキソース糖です。
- 発酵と嫌気呼吸の両方で解糖が行われます。
- 発酵と嫌気呼吸の最終生成物は、二酸化炭素とエタノールです。
- ピルビン酸とアセチルコリンは、発酵と嫌気呼吸の中間体です。
- 発酵も嫌気呼吸も酵素によって駆動されます。
- 無機リン酸塩が存在すると、発酵と嫌気呼吸の両方による糖の分解速度が上昇します。
発酵と嫌気呼吸の違い
定義
発酵: 発酵とは、微生物が糖を二酸化炭素とエタノールに変換するために誘発する化学反応の総称です。
無酸素呼吸: 嫌気性呼吸とは、酸素のない状態で起こる細胞呼吸の一種です。
細胞内/細胞外
発酵: 発酵は細胞外プロセスです。
無酸素呼吸: 嫌気呼吸は細胞内プロセスです。
酸素
発酵: 発酵は低酸素濃度によって誘導されます。
無酸素呼吸: 嫌気呼吸は、酸素のない状態で発生します。
解糖後
発酵: 発酵では、解糖系はクエン酸回路と電子伝達系に従わない。 嫌気呼吸： 嫌気呼吸では、解糖はクエン酸回路と電子伝達系に従います。総 ATP 生産量
発酵: 発酵中の総 ATP 生産量は 4 です。
無酸素呼吸: 嫌気呼吸での ATP の総生産量は 38 です。
インビトロ
発酵: 発酵細胞から抽出された酵素は、細胞外培地で反応を処理できます。
無酸素呼吸: 細胞から抽出された酵素は、細胞外培地では嫌気呼吸を処理できません。
結論
発酵と嫌気性呼吸は、酸素がない場合に発生する 2 種類の呼吸メカニズムです。発酵と嫌気呼吸の両方が解糖によって起こります。発酵では、ピルビン酸分子が乳酸またはエタノールに変換されます。嫌気呼吸では、クエン酸回路と電子伝達系も行われます。しかし、最終的な電子受容体は、硫酸塩、硝酸塩、二酸化炭素などの無機分子です。発酵と嫌気性呼吸の主な違いは、それぞれのタイプの呼吸のメカニズムです。
参照:
1.「発酵」。ブリタニカ百科事典、ブリタニカ百科事典、2017 年 6 月 27 日、こちらから入手可能。 2017 年 9 月 30 日にアクセス。
2.「嫌気性呼吸」。ウィキペディア、ウィキメディア財団、2017 年 9 月 27 日、こちらから入手可能。 2017 年 9 月 30 日にアクセス。
画像提供:
1. 「発酵アルコール」パンクラット – 自身の作品 (CC BY-SA 3.0)、コモンズ ウィキメディア経由
2. 「系統樹メタン生成菌」クリオン – ファイル:バイオ菌の系統関係.png (CC BY-SA 3.0) ) コモンズ ウィキメディア経由
