Verschil tussen aërobe en anaërobe gisting

De grootste verschil tussen aërobe en anaerobe gisting is dat aërobe fermentatie regenereert NAD⁺ bij elektronentransportketen terwijl de regeneratie van NAD⁺ bij anaerobe ademhaling volgt glycolyse.

Fermentatie is een term die wordt gebruikt om de mechanismen van cellulaire ademhaling te beschrijven, die optreedt bij afwezigheid van zuurstof. Bij aërobe fermentatie is de uiteindelijke elektronenacceptor in de elektronentransportketen echter zuurstof. Daardoor wordt het meer precies genoemd aërobe ademhaling in plaats van aërobe gisting. De twee mechanismen van anaërobe fermentatie zijn ethanolfermentatie en melkzuurgisting.

Key Areas Covered

1. Wat is Aerobic Fermentation
     - Definitie, proces, rol
2. Wat is Anaërobe fermentatie
     - Definitie, Proces, Types, Rol
3. Wat zijn de overeenkomsten tussen aërobe en anaërobe gisting
     - Overzicht van gemeenschappelijke functies
4. Wat is het verschil tussen aërobe en anaërobe gisting
     - Vergelijking van belangrijke verschillen

Sleutelbegrippen: aerobe fermentatie, anaerobe vergisting, ATP, glucose, NAD⁺, Zuurstof

Wat is Aerobic Fermentation

Zoals hierboven vermeld, is aerobe ademhaling de meer precieze en wetenschappelijke term voor aerobe fermentatie. Aërobe ademhaling verwijst naar de reeks chemische reacties die betrokken zijn bij de productie van energie door voedsel volledig te oxideren. Het geeft koolstofdioxide en water vrij als bijproducten. Aërobe ademhaling komt vooral voor bij hogere dieren en planten. Het is het meest efficiënte proces tussen verschillende processen van energieproductie. De drie stappen van aerobe ademhaling zijn glycolyse, Krebs-cyclus en elektronentransportketen.

glycolyse

Glycolyse is de eerste stap van aerobe ademhaling, die optreedt in het cytoplasma. Dit proces breekt glucose af in twee pyruvaatmoleculen. De pyruvaatmoleculen ondergaan oxidatieve decarboxylatie om acetyl-CoA te vormen. 2 ATP en 2 NADH zijn de opbrengst van dit proces.

Krebs Cycle

De Krebs-cyclus vindt plaats in de mitochondriale matrix. Een volledige afbraak van acetyl-CoA in koolstofdioxide vindt plaats in de Krebs-cyclus, waarbij de uitgangsverbinding, oxaalacetaat, wordt geregenereerd. Tijdens de Krebs-cyclus produceert het vrijmaken van de energie uit acetyl-CoA 2 GTP's, 6 NADH en 2 FADH₂.

Electron Transport Chain

De productie van ATP tijdens de oxidatieve fosforylering maakt gebruik van de reducerende kracht van NADH en FADH2. Het komt voor in het binnenmembraan van mitochondriën. De onderstaande afbeelding toont de algemene chemische reactie van aerobe ademhaling.

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 36ATP

Figuur 1: Aerobe ademhaling - stappen

Wat is Anaërobe fermentatie

Fermentatie verwijst naar de chemische afbraak van organische substraten door micro-organismen in ethanol of melkzuur in afwezigheid van zuurstof. Meestal geeft het bruisen en warmte af. Fermentatie vindt plaats in de plaats van het cytoplasma in micro-organismen zoals gist, parasitaire wormen en bacteriën. De twee stappen van fermentatie zijn glycolyse en gedeeltelijke oxidatie van pyruvaat. Op basis van de route van pyruvaatoxidatie bestaat fermentatie uit twee soorten; ethanolfermentatie en melkzuurgisting. De netto opbrengst van fermentatie is slechts 2 ATP's.

Figuur 2: Aerobe en anaerobe gisting

Ethanol fermentatie

Ethanolfermentatie vindt voornamelijk plaats in gist bij afwezigheid van zuurstof. In dit proces resulteert het verwijderen van het koolstofdioxide in de decarboxylatie van pyruvaat in aceetaldehyde. Acetaldehyde wordt vervolgens omgezet in ethanol door de waterstofatomen van de NADH te gebruiken. Het bruisen treedt op als gevolg van het vrijkomen van koolstofdioxidegas in het medium. De gebalanceerde chemische vergelijking voor ethanolgisting is als volgt:

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 2ATP

Melkzuur fermentatie

Melkzuurfermentatie vindt vooral in bacteriën plaats. Tijdens de melkzuurfermentatie zet het pyruvaat om in melkzuur. De algemene chemische reactie voor ethanolfermentatie en melkzuurgisting is als volgt:

C₆H₁₂O₆ → 2C₃H₆O₃ + 2ATP

Overeenkomsten tussen aërobe en anaërobe gisting

• Aërobe en anaerobe fermentatie zijn twee mechanismen van cellulaire ademhaling die energie genereren voor de cellulaire processen.
• Beide fermentaties gebruiken glucose als het substraat en produceren ATP tijdens de verwerking.
• Koolstofdioxide is een product in beide processen.
• Beide ondergaan glycolyse in het cytoplasma.

Verschil tussen aërobe en anaërobe gisting

Definitie

Aerobe vergisting: Set van chemische reacties die betrokken zijn bij de productie van energie door voedsel volledig te oxideren

Anaërobe gisting: Chemische afbraak van organische substraten in ethanol of melkzuur door micro-organismen in aanwezigheid van zuurstof

voorval

Aerobe vergisting: Komt voor in zowel cytoplasma als mitochondriën

Anaërobe gisting: Komt voor in het cytoplasma

Type organismen

Aerobe vergisting: Komt voor bij hogere dieren en planten

Anaërobe gisting: Komt voor in gist, parasieten en bacteriën

Zuurstof

Aerobe vergisting: Gebruikt moleculaire zuurstof als de laatste elektronenacceptor in de elektronentransportketen

Anaërobe gisting: Gebruikt geen zuurstof

Water

Aerobe vergisting: Produceert zes watermoleculen per glucosemolecuul

Anaërobe gisting: Maakt geen water

Substraatoxidatie

Aerobe vergisting: Glucose wordt volledig afgebroken tot koolstofdioxide en zuurstof 

Anaërobe gisting: Glucose wordt onvolledig geoxideerd in ethanol en melkzuur

NAD⁺ wedergeboorte

Aerobe vergisting: NAD⁺ regeneratie vindt plaats in de elektronentransportketen

Anaërobe gisting: NAD⁺ regeneratie vindt plaats tijdens de gedeeltelijke oxidatie van pyruvaat

ATP-productie tijdens NAD⁺ wedergeboorte

Aerobe vergisting: ATP is een opbrengst tijdens de NAD⁺ vernieuwing 

Anaërobe gisting: ATP is geen opbrengst tijdens de NAD⁺ vernieuwing

Aantal geproduceerde ATP's

Aerobe vergisting: Produceert 36 ATP

Anaërobe gisting: Produceert 2 ATP

Conclusie

Aërobe en anaerobe fermentatie zijn twee soorten cellulaire ademhaling die betrokken zijn bij de productie van energie uit glucose. Aerobe fermentatie vereist zuurstof, terwijl anaërobe fermentatie geen zuurstof vereist. NAD⁺ regeneratie vindt plaats in de elektronentransportketen van de aerobe ademhaling, terwijl deze optreedt tijdens de gedeeltelijke oxidatie van pyruvaat bij anaerobe ademhaling. 

Referentie:

1. "Fermentatie en Anaërobe ademhaling." Khan Academy, Beschikbaar Hier.

Afbeelding met dank aan:

1. "Stroomschema voor mobiele ademhaling" door gebruikers Daycd, Pdefer, Bdesham op en.wikipedia - gemaakt door bdesham met en: OmniGraffle; post-processed in nl: GraphicConverter (Public Domain) via Commons Wikimedia
2. "Cellulaire ademhaling" door Darekk2 - Eigen werk (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia