Ζύμωση vs αερόβια αναπνοή

Η διαφορά μεταξύ της ζύμωσης και της αερόβιας αναπνοής

Αυτό το άρθρο εξετάζει τη διαφορά μεταξύ αερόβιας αναπνοής και αναερόβιας ζύμωσης. Το φαινόμενο Crabtree συζητείται, μαζί με τις ομοιότητες και τις διαφορές τους. Η σύγκριση της ενέργειας που παράγεται από τις δύο μεθόδους θα σας δώσει μια ιδέα για τη σχετική απόδοση κάθε τεχνικής. Στη συνέχεια, θα συζητήσουμε γιατί η αερόβια αναπνοή είναι ανώτερη από τη ζύμωση σε πολλές περιπτώσεις. Τελικά, θα είμαστε σε θέση να πούμε ποιο είναι καλύτερο για το σώμα μας.

Αναερόβια ζύμωση

Και οι δύο τύποι μεταβολισμού παράγουν ενέργεια. Η αναερόβια ζύμωση και η αερόβια αναπνοή είναι βιολογικές διεργασίες όπου οι οργανισμοί χρησιμοποιούν οξυγόνο για να παράγουν γλυκόζη. Και οι δύο μέθοδοι είναι εξίσου σημαντικές και έχουν διαφορετικά στάδια. Η αναερόβια ζύμωση παράγει περισσότερο ακετυλο-CoA, ένα κρίσιμο συστατικό της παραγωγής ενέργειας. Οι κύριες διαφορές μεταξύ των δύο τρόπων περιγράφονται παρακάτω: Η

αερόβια ζύμωση είναι συνήθως μια ταχύτερη διαδικασία. Η αύξηση του ρυθμού μεταφοράς οξυγόνου (OTR) είναι κρίσιμη για τη διατήρηση υψηλών επιπέδων διαλυμένου οξυγόνου. Ένας τρόπος για να γίνει αυτό είναι η βελτίωση του ρυθμού ανάδευσης. Οι υψηλότεροι ρυθμοί ανάδευσης δημιουργούν μια πιο σημαντική κινητήρια δύναμη, μεγαλύτερη επιφάνεια για να επιπλέουν οι φυσαλίδες αερίου και μεγαλύτερο χρόνο παραμονής για τις φυσαλίδες αερίου στο υγρό. Αλλά παρόλο που οι υψηλοί ρυθμοί αερισμού αυξάνουν το OTR, έχουν μειονεκτήματα.

Στην αερόβια ζύμωση, η γλυκόζη διασπάται σε πυροσταφυλικό και οξικό άλας και μεταφέρει αυτή την ενέργεια στο κύτταρο. Η αναερόβια ζύμωση χρησιμοποιεί επίσης διοξείδιο του άνθρακα, αλλά το τελικό προϊόν εξαρτάται από τη μεταβολική οδό. Για παράδειγμα, η απονιτροποίηση και η αναπνοή φουμαρικού παράγουν Ν2, ακετογένεση και Η μεθανογένεση παράγει ακετογένεση και αιθανόλη και η οξειδωτική φωσφορυλίωση παράγει Fe(II) και Co(II. Η αναερόβια ζύμωση παράγει επίσης ενέργεια με τη μορφή μορίων ATP.

Ως αποτέλεσμα, η αναερόβια ζύμωση και η αερόβια αναπνοή μπορούν να αλληλοσυμπληρωθούν. Η αναερόβια ζύμωση παράγει ATP σετο NAD+ τους, το οποίο απαιτείται για την παραγωγή ενέργειας.

αναγεννήσουν

αερόβιαεξελικτική αντιστάθμιση μεταξύ ενός περιβάλλοντος με υψηλή περιεκτικότητα άνθρακα και ενός περιβάλλοντος χαμηλού. Αυτό το αποτέλεσμα είναι πιο εμφανές κατά τις καλλιέργειες κατά παρτίδες και χημειοστάτες και μπορεί να αντισταθμιστεί μέσω ενισχυμένης πρόσληψης γλυκόζης και μετατροπής σε πυροσταφυλικό και τελικά προϊόντα ζύμωσης. Ωστόσο, αυτή η διαδικασία θα εξακολουθούσε να απαιτούν αυξημένη κατανάλωση γλυκόζης, η οποία έρχεται σε αντίθεση με την αρχική οδήγηση δύναμη.

Η μαγιά που παρουσιάζει το φαινόμενο Crabtree μπορεί να ζυμώσει τα σάκχαρα παρά το γεγονός ότι είναι ανεπάρκεια γλυκόζης και έλλειψη οξυγόνου. Αυτό είναι χαρακτηριστικό των θετικών στο Crabtree ζυμομύκητες. Ωστόσο, ορισμένα είδη ζύμης δεν έχουν το φαινόμενο Crabtree και έχουν αναπνευστικό μεταβολισμό. Αυτό το εύρημα εγείρει το ερώτημα, “Μπορούν οι ζύμες να παράγουν περισσότερη ενέργεια από τη ζύμωση από την αερόβια αναπνοή;”

Η υπόθεση αντιστάθμισης ρυθμού/απόδοσης είναι μια δεύτερη εξήγηση για το φαινόμενο Crabtree της ζύμωσης έναντι της αερόβιας αναπνοής είναι η υπόθεση αντιστάθμισης ρυθμού/απόδοσης. Αυτή η υπόθεση βασίζεται σε θεμελιώδεις θερμοδυναμικούς περιορισμούς στην παραγωγή ATP. Ο υψηλότερος ρυθμός παραγωγής ΑΤΡ και ο μέγιστος ρυθμός ανάπτυξης επιτυγχάνονται μόνο σε ενδιάμεσες αποδόσεις. Επιπλέον, μια μεταβολική στρατηγική που καταναλώνει ενέργεια είναι απαραίτητη για τη διατήρηση ενός μέγιστου ρυθμού ανάπτυξης, όπως η αερόβια ζύμωση.

Η διάκριση μεταξύ των δύο προσεγγίσεων αντανακλάται στο χρονικό διάστημα που ένας οργανισμός ζυμομύκητα μπορεί να διατηρήσει μια αναερόβια κατάσταση. Το μακροπρόθεσμο φαινόμενο Crabtree εμφανίζεται όταν ο ρυθμός πρόσληψης γλυκόζης ενός στελέχους υπερβαίνει τη βέλτιστη τιμή του. Το αποτέλεσμα παρατηρείται και κατά τις κατά παρτίδες καλλιέργειες. Αρκετά μεταβολικά μοντέλα έχουν αναπτυχθεί από τη δεκαετία του 1980, τα οποία ενσωματώνουν την έννοια της συμφόρησης/υπερχείλισης και τα φαινόμενα καταστολής της γλυκόζης. Αυτό το μοντέλο δυναμικής συστήματος αναπαράγει το φαινόμενο Crabtree κάτω από ποικίλες συνθήκες τροφοδοσίας γλυκόζης.

Η ροή άνθρακα μπορεί να απλοποιηθεί αντιπροσωπεύοντας τη ροή οξυγόνου σε διαφορετικές συγκεντρώσεις γλυκόζης. Το παρακάτω διάγραμμα απεικονίζει το βραχυπρόθεσμο και μακροπρόθεσμο φαινόμενο Crabtree/Warburg. Δείχνονται επίσης τα βασικά ένζυμα που εμπλέκονται στο χειρισμό του πυροσταφυλικού. Η ροή άνθρακα μπορεί να φανεί τόσο σε βραχυπρόθεσμα όσο και σε μακροπρόθεσμα πειράματα. Το τελευταίο εμφανίζεται στα καρκινικά κύτταρα. Όμως, στις περισσότερες περιπτώσεις, το φαινόμενο Crabtree της ζύμωσης έναντι της αερόβιας αναπνοής εμφανίζεται σε βακτήρια και ζυμομύκητες.

Ομοιότητες Η

ζύμωση και η αερόβια αναπνοή μοιράζονται πολλές ομοιότητες. Και οι δύο τύποι αναπνοής παράγουν ενέργεια διασπώντας τους υδατάνθρακες. Και οι δύο διαδικασίες ξεκινούν με τη γλυκόζη και τελειώνουν με την παραγωγή ΑΤΡ. Και τα δύο είδη αναπνοής παράγουν επίσης ενέργεια χωρίς οξυγόνο. Η ζύμωση παράγει γαλακτικό οξύ και αιθανόλη, ενώ η αερόβια αναπνοή παράγει διοξείδιο του άνθρακα. Και οι δύο διαδικασίες χρησιμοποιούν σάκχαρα εξόζης. Εδώ είναι μερικές από τις ομοιότητες μεταξύ της ζύμωσης και της αερόβιας αναπνοής.

Τόσο η ζύμωση όσο και η αερόβια αναπνοή περιλαμβάνουν γλυκόζη ως υπόστρωμα και οξυγόνο για την παραγωγή μορίων ATP. Αυτή η διαδικασία αποδίδει 36 μόρια ATP από ένα μόνο μόριο γλυκόζης. Η κυκλική διαδικασία περιλαμβάνει δύο κύριες φάσεις: τη γλυκόλυση και τον κύκλο του Krebs. Εκτός από το ATP, και οι δύο διαδικασίες παράγουν διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Αυτές οι δύο μέθοδοι είναι πολύ παρόμοιες μεταξύ τους. Η διαφορά μεταξύ της ζύμωσης και της αερόβιας αναπνοής είναι η ποσότητα της παραγόμενης ενέργειας. Στην αερόβια αναπνοή, η παραγόμενη ενέργεια είναι μεγαλύτερη από ό,τι στη ζύμωση.

Η ζύμωση και η αερόβια αναπνοή λαμβάνουν χώρα στα κύτταρα. Η ζύμωση ξεκινά με τη γλυκόλυση και τελειώνει με το πυροσταφυλικό, αλλά στην αερόβια αναπνοή, η ζύμωση γίνεται παρουσία οξυγόνου. Και οι δύο μέθοδοι δημιουργούν ATP από τη γλυκόζη, τη χημική μορφή ενέργειας. Αν και η αερόβια αναπνοή είναι η πιο αποτελεσματική μέθοδος, οι αναερόβιες διεργασίες δεν απαιτούν οξυγόνο. Η ζύμωση, ωστόσο, είναι ένας κοινός τρόπος παραγωγής ΑΤΡ χωρίς οξυγόνο.

Η ζύμωση και η αερόβια αναπνοή παράγουν παρόμοια υποπροϊόντα. Και οι δύο διαδικασίες χρησιμοποιούν τη γλυκόλυση για να παράγουν δύο μόρια ATP απαραίτητα για την παραγωγή ενέργειας. Ενώ η αερόβια αναπνοή απελευθερώνει ενέργεια, η αναερόβια αναπνοή παράγει αιθανόλη, γαλακτικό οξύ και διοξείδιο του άνθρακα. Και οι δύο διαδικασίες απελευθερώνουν μεγάλες ποσότητες ενέργειας. Ανεξάρτητα από τη μορφή, η ζύμωση είναι απαραίτητη για την παραγωγή πολλών προϊόντων. Επομένως, είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε πώς συγκρίνονται αυτές οι διαδικασίες.

Η αναερόβια αναπνοή και η ζύμωση χρησιμοποιούν την ίδια μεταβολική οδό, το πυροσταφυλικό. Και οι δύο διαδικασίες παράγουν ATP αλλά διαφέρουν ως προς την ποσότητα του ATP που παράγεται. Η ζύμωση χρησιμοποιεί σάκχαρα εξόζης ως υπόστρωμα. Η αερόβια αναπνοή χρησιμοποιεί διοξείδιο του άνθρακα ως τελικό δέκτη ηλεκτρονίων. Οι διαφορές μεταξύ ζύμωσης και αερόβιας αναπνοής δεν αλληλοαποκλείονται, αλλά είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε τις διαδικασίες που εμπλέκονται για να κατανοήσουμε τις διαφορές μεταξύ των δύο.

Διαφορές

Οι διαφορές μεταξύ ζύμωσης και αερόβιας αναπνοής έχουν συγκεκριμένη σημασία. Η αναερόβια αναπνοή είναι μια οδός που δεν χρησιμοποιεί οξυγόνο. Αντίθετα, οι οργανισμοί χρησιμοποιούν διοξείδιο του άνθρακα ή έναν ανόργανο δέκτη ηλεκτρονίων. Από την άλλη πλευρά, τα μονοπάτια ζύμωσης παρακάμπτουν το σύστημα μεταφοράς ηλεκτρονίων και δεν δημιουργούν κλίση πρωτονίων. Και στις δύο περιπτώσεις, οι οργανισμοί χρησιμοποιούν ένα μόριο ως τελικό δέκτη ηλεκτρονίων.

Από την άλλη πλευρά, η Ζύμωση χρησιμοποιεί μια διαδικασία που ονομάζεται ζύμωση γαλακτικού οξέος, η οποία δεν χρησιμοποιεί οξυγόνο. Στη ζύμωση, οι οργανισμοί παράγουν τελικά προϊόντα, όπως το γαλακτικό οξύ και η αιθανόλη. Αντίθετα, η αερόβια αναπνοή χρειάζεται οξυγόνο για να παράγει ATP. Αν και η μαγιά και τα βακτήρια είναι πρωταρχικοί οργανισμοί, χρησιμοποιούν τη ζύμωση για να δημιουργήσουν ενέργεια. Και οι δύο διαδικασίες είναι ευεργετικές για το ανθρώπινο σώμα. Η πρώτη διαδικασία παράγει περισσότερη ισχύ και η δεύτερη χρησιμοποιεί διοξείδιο του άνθρακα.

Η πιο σημαντική διαφορά μεταξύ αερόβιας αναπνοής και ζύμωσης είναι η χρήση οξυγόνου. Η κυτταρική αναπνοή απαιτεί οξυγόνο, ενώ η ζύμωση όχι. Η ζύμωση χρησιμοποιεί γλυκόζη ως αντιδραστήριο και παράγει τριφωσφορική αδενοσίνη. Και οι δύο μέθοδοι έχουν διαφορετικά προϊόντα. Γενικά, ωστόσο, χρησιμοποιούν τον ίδιο πόρο: τη γλυκόζη. Επιπλέον, η ζύμωση είναι λιγότερο ενεργοβόρα. Ως αποτέλεσμα, παράγει μικρότερα σκουπίδια από την αερόβια αναπνοή.

Η αερόβια αναπνοή περιλαμβάνει δύο βήματα, ενώ η ζύμωση απαιτεί μόνο ένα. Το πρώτο παράγει διοξείδιο του άνθρακα και νερό, ενώ η ζύμωση δεν χρησιμοποιεί οξυγόνο. Και οι δύο τύποι έχουν διάφορα προϊόντα, όπως το NAD+ και το γαλακτικό οξύ. Ανάλογα με τον τύπο της διαδικασίας, μπορεί επίσης να παράγει μια ανόργανη ουσία. Επομένως, είναι απαραίτητο να γίνει διάκριση μεταξύ των δύο μεθόδων. Και ενώ είναι και τα δύο ζωτικής σημασίας, έχουν σημαντικές διαφορές. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά σε κάθε ένα.

Η αναερόβια αναπνοή, ή η ζύμωση, διασπά τους υδατάνθρακες σε μια ένωση που ονομάζεται ATP. Οι μικροοργανισμοί χρησιμοποιούν ένζυμα και γλυκόζη ως δότες ηλεκτρονίων και τερματικούς δέκτες κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας. Η ζύμωση δημιουργεί αλκοόλ και διάφορες χημικές ουσίες. Γενικά, η ζύμωση γίνεται κυρίως σε εξωκυτταρικά επίπεδα, αν και υπάρχει μικρή ποσότητα οξυγόνου. Η αναπνοή είναι πιο αποτελεσματική και παράγει περισσότερα μόρια ATP.

Leave a Reply

Your email address will not be published.