主な違い - 発酵と呼吸
発酵と呼吸は、細胞内のブドウ糖の分解に関与する 2 種類の細胞プロセスです。発酵と呼吸はどちらも異化プロセスであり、ATP の形でエネルギーを生成します。 主な違い 発酵と呼吸の間の重要な点は、発酵中、NADH は ATP を生成するために酸化的リン酸化に使用されませんが、呼吸中は、NADH あたり 3 つの ATP を生成するために酸化的リン酸化に NADH が使用されます。
この記事では、
1.発酵とは
– 特性、プロセス
2.呼吸とは
– 特性、プロセス
3.発酵と呼吸の違いは何ですか
発酵とは
発酵とは、細菌や酵母などの微生物によるグルコースなどの有機基質の化学的分解であり、通常は発泡と熱を放出します。一部の細菌、酵母、寄生虫などの微生物で発生します。発酵は、それらの生物の細胞の細胞質に局在しています。発酵の正味収量はわずか 2 ATP です。発酵のプロセスは、解糖とピルビン酸の部分酸化の 2 つの段階で行われます。
発酵には、エタノール発酵と乳酸発酵の 2 種類があります。 エタノール発酵 酸素のない酵母で発生します。したがって、それらは通性嫌気性菌と呼ばれます。 乳酸発酵 細菌で発生します。酸素がない場合、動物は主に筋肉で乳酸も生成します。乳酸は組織にとって有毒です。解糖は両方の発酵で同じです。解糖中、グルコースは 2 つのピルビン酸分子に分解され、正味の増加として 2 つの ATP が生成されます。それ以外に、グリセルアルデヒド-3-リン酸から電子を得て、2分子のNADHが形成されます。エタノール発酵中、二酸化炭素を除去することにより、ピルビン酸はアセトアルデヒドに脱炭酸されます。アセトアルデヒドは、NADH の水素原子を使用してエタノールに変換されます。発泡は、培地中の細胞が炭酸ガスを培地に放出することにより発生します。乳酸発酵中、ピルビン酸は乳酸に変換され、乳酸に酸化されます。エタノール発酵と乳酸発酵の全体的な化学反応を以下に示します。
エタノール発酵:
C6 H12 O6 → 2C2 H5 ああ + 2CO2 + 2ATP
乳酸発酵:
C6 H12 O6 → 2C3 H6 O3 + 2ATP
図 1:エタノールと乳酸の発酵
呼吸とは
呼吸とは、食物を完全に酸化してエネルギーを生成する一連の化学反応です。副産物として二酸化炭素と水を放出します。呼吸は、エネルギー生産のプロセスの中で最も豊富で効率的なプロセスです。これは、エネルギー消費量の多い複雑な細胞プロセスを使用している高等植物や動物で発生します。呼吸中、36個のATPが生成されます。全体のプロセスは、細胞質とミトコンドリアで発生します。
呼吸は、解糖、クエン酸回路、電子伝達系の 3 つの段階を経て発生します。 解糖 発酵中に発生するのと同じように、細胞の細胞質で発生します。解糖系で生成された 2 つのピルビン酸分子は、ミトコンドリア マトリックスに転送されます。それらは、それぞれから 1 つずつ、2 つの二酸化炭素分子を放出し、酸化的脱炭酸中にアセチル CoA になります。このアセチルCoAは、クレブス回路としても知られるクエン酸回路に入ります。 クエン酸回路中 、1 つのグルコース分子が 6 つの二酸化炭素分子に完全に酸化され、2 つの GTP、6 つの NADH、および 2 つの FADH2 が生成されます。 .これらの NADH と FADH2 酸素と結合し、ミトコンドリア内膜で起こる酸化的リン酸化中に ATP を生成します。酸化的リン酸化の間、NADH と FADH2 の電子 電子伝達系と呼ばれる一連の電子伝達体を介して転送されます . ATP の正味収量は、呼吸で 36 です。全体的な化学反応を以下に示します。
呼吸:
C6 H12 O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2 O + 36ATP
図 2:呼吸
発酵と呼吸の違い
定義
発酵: 発酵とは、細菌や酵母などの微生物によるグルコースなどの有機基質の化学的分解であり、通常は発泡と熱を放出します。
呼吸: 呼吸とは、食物を完全に酸化してエネルギーを生成する一連の化学反応です。副産物として二酸化炭素と水を放出します。
酸素
発酵: 発酵に酸素は必要ありません。
呼吸: 呼吸には酸素が必要です。
水
発酵: 発酵中に水は生成されません。
呼吸: 呼吸中の副産物として水が生成されます。
発生
発酵: 発酵は細胞質で起こります。
呼吸: 呼吸は細胞質とミトコンドリアで行われます。
ATP の純収量
発酵: 発酵は、単一のグルコース分子の分解によって 2 つの ATP のみを生成します。
呼吸: 呼吸は、単一のグルコース分子の分解によって 36 の ATP を生成します。
基質の酸化
発酵: 基質であるグルコースは、発酵中に完全には分解されません。
呼吸: 基質であるグルコースは、呼吸中に完全に分解されます。
タイプ
発酵: エタノール発酵と乳酸発酵は、生物に見られる 2 種類の発酵です。
呼吸: 好気性呼吸と嫌気性呼吸は、生物に見られる 2 種類の呼吸です。
最終電子受容体
発酵: 発酵における最終的な電子受容体は有機分子であり、通常はエタノール発酵ではアセトアルデヒド、乳酸発酵ではピルビン酸です。
呼吸: 最終電子受容体は主に酸素です。
最終製品
発酵: エタノール発酵により、エタノールと二酸化炭素が発生します。乳酸発酵は、最終生成物として乳酸を生成します。
呼吸: 呼吸は無機最終産物、二酸化炭素、および水を生成します。
NAD再生
発酵: 発酵中の NAD の再生中に ATP は生成されません。
呼吸: 呼吸中の NAD の再生中に 3 つの ATP が生成されます。
酸化的リン酸化
発酵: 発酵中に酸化的リン酸化は起こりません。
呼吸: 呼吸では、ATP は酸化的リン酸化によって NADH と FADH2 から生成されます。
生物の種類
発酵: 発酵は通常、酵母などの微生物で見られます。
呼吸: 呼吸は高等生物に見られます。
貢献
発酵: 発酵は、地球上の細胞プロセスのエネルギー生産にあまり貢献していません.
呼吸: 呼吸は、地球上の細胞プロセスのエネルギー生産に最も大きく貢献しています。
結論
発酵と呼吸は、細胞プロセスに必要なエネルギーの生産中に食物として使用される有機基質の異化作用に関与する 2 つのプロセスです。発酵と呼吸の間、有機分子に蓄えられた位置エネルギーは、ATP の形で運動化学エネルギーに変換されます。どちらのプロセスも解糖から始まり、2 つのピルビン酸分子が生成されます。解糖は、地球上のすべての細胞の細胞質で発生します。酸素は解糖に関与していません。しかし、酸素の存在下では、細胞質のピルビン酸はミトコンドリアのマトリックスに入り、ピルビン酸を完全に酸化するクエン酸サイクルを起こします。この完全な酸化は、呼吸でのみ発生します。 NADH と FADH2 また、クエン酸回路によって生成されます。それらは、ミトコンドリアの内膜における酸化的リン酸化によって還元されます。対照的に、発酵は酸素の不在下で起こり、ピルビン酸をエタノールまたは乳酸に不完全に酸化します。エタノール発酵中に、ピルビン酸はアセトアルデヒドに変換され、次にエタノールに変換されます。発酵の解糖で生成された NADH は、再生中にその電子をアセトアルデヒドに供与します。したがって、発酵と呼吸の主な違いは、NAD の再生プロセス中に ATP を生成する能力です。
参照:
1. クーパー、ジェフリー M.「代謝エネルギー」。セル:分子アプローチ。第2版。米国国立医学図書館、1970 年 1 月 1 日。ウェブ。 2017 年 4 月 7 日。
2. Jurtshuk、Peter、および Jr.「細菌の代謝」。医療微生物学。第4版。米国国立医学図書館、1996 年 1 月 1 日。ウェブ。 2017 年 4 月 7 日。
