Verschil tussen gisting en ademhaling

Belangrijkste verschil - Fermentatie vs ademhaling

Fermentatie en ademhaling zijn twee soorten cellulaire processen, die betrokken zijn bij het afbreken van glucose in de cel. Zowel fermentatie als ademhaling zijn katabolische processen, waarbij energie wordt gegenereerd in de vorm van ATP. De grootste verschil tussen gisting en ademhaling is dat tijdens de fermentatie wordt NADH niet gebruikt in de oxidatieve fosforylatie om ATP te genereren, terwijl NADH tijdens de ademhaling wordt gebruikt in de oxidatieve fosforylering om drie ATP's per NADH te genereren.

Dit artikel kijkt naar, 

1. Wat is vergisting
      - Kenmerken, Proces
2. Wat is ademhaling
      - Kenmerken, Proces
3. Wat is het verschil tussen gisting en ademhaling

Wat is vergisting

Fermentatie is de chemische afbraak van organische substraten zoals glucose door micro-organismen zoals bacteriën en gisten, die gewoonlijk bruisen en warmte afgeven. Het komt voor in micro-organismen zoals sommige bacteriën, gist en parasitaire wormen. Fermentatie is gelokaliseerd in het cytoplasma van de cellen van die organismen. De netto opbrengst van fermentatie is slechts 2 ATP's. Het fermentatieproces gebeurt in twee stappen: glycolyse en partiële oxidatie van pyruvaat.

Er zijn twee soorten fermentatie bekend als ethanolfermentatie en melkzuurgisting. Ethanol fermentatie komt voor in gist in afwezigheid van zuurstof. Daarom worden ze facultatieve anaëroben genoemd. Melkzuurgisting komt voor in bacteriën. Bij afwezigheid van zuurstof produceren dieren ook melkzuur voornamelijk in hun spieren. Melkzuur is giftig voor weefsels. Glycolyse is hetzelfde voor beide fermentaties. Tijdens glycolyse wordt glucose opgesplitst in twee pyruvaatmoleculen, waarbij 2 ATP's worden gegenereerd als netto winst. Anders dan dat, worden twee moleculen NADH gevormd door het verkrijgen van elektronen uit glyceraldehyde-3-fosfaat. Tijdens ethanolfermentatie wordt pyruvaat gedecarboxyleerd tot aceetaldehyde door koolstofdioxide te verwijderen. Acetaldehyde wordt 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 door de cellen in het medium. Tijdens de melkzuurgisting wordt pyruvaat omgezet in melkzuur, dat vervolgens wordt geoxideerd tot lactaat. De algemene chemische reactie voor ethanolfermentatie en melkzuurgisting wordt hieronder gegeven.

Ethanol gisting:

C₆H₁₂O₆  → 2C₂H₅OH + 2CO₂  + 2ATP

Melkzuur gisting:                                     

C₆H₁₂O₆  → 2C₃H₆O₃  +  2ATP

Figuur 1: fermentatie van ethanol en melkzuur

Wat is ademhaling

Ademhaling is 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. Ademhaling is het meest voorkomende en meest efficiënte proces in de processen van energieproductie. Het komt voor bij hogere planten en dieren die complexe cellulaire processen gebruiken met hoge energieconsumptie. Tijdens de ademhaling worden 36 ATP's geproduceerd. Het hele proces vindt plaats in het cytoplasma en mitochondriën.

Ademhaling vindt plaats in drie stappen: glycolyse, citroenzuurcyclus en elektronentransportketen. glycolyse komt in het cytoplasma van de cel op dezelfde manier voor als tijdens de fermentatie. De twee pyruvaatmoleculen geproduceerd in de glycolyse worden overgebracht naar de mitochondriale matrix. Ze geven twee koolstofdioxidemoleculen af, één van elk en worden acetyl-CoA tijdens oxidatieve decarboxylatie. Dit acetyl-CoA komt in de citroenzuurcyclus terecht, die ook bekend staat als Krebs-cyclus. Tijdens de citroenzuur cyclus, een enkel glucosemolecuul wordt volledig geoxideerd tot zes koolstofdioxidemoleculen, waardoor 2 GTP's, 6 NADH en 2 FADH worden gegenereerd₂. Deze NADH en FADH₂ worden gecombineerd met zuurstof, waarbij ATP wordt gegenereerd tijdens oxidatieve fosforylering, die optreedt in het binnenste mitochondriale membraan. Tijdens de oxidatieve fosforylering, elektronen in NADH en FADH₂ worden overgedragen via een reeks van geroepen elektronendragers elektronentransportketen. De netto opbrengst van ATP's is zesendertig in ademhaling. De algemene chemische reactie wordt hieronder getoond.   

Ademhaling:

C₆H₁₂O₆  +  6O₂  → 6CO₂  +  6H₂O + 36ATP

Figuur 2: Ademhaling

Verschil tussen gisting en ademhaling

Definitie

Fermentatie: Fermentatie is de chemische afbraak van een organisch substraat zoals glucose door micro-organismen zoals bacteriën en gisten, die gewoonlijk bruisen en warmte afgeven.

Ademhaling: Ademhaling is 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.

Zuurstof

Fermentatie: Zuurstof is niet vereist voor fermentatie.

Ademhaling: Zuurstof is vereist voor de ademhaling.

Water

Fermentatie: Tijdens de gisting wordt geen water geproduceerd.

Ademhaling: Water wordt geproduceerd als een bijproduct tijdens de ademhaling.

voorval

Fermentatie: Fermentatie vindt plaats in het cytoplasma.

Ademhaling: Ademhaling komt voor in cytoplasma en mitochondriën.

Netto opbrengst van ATP

Fermentatie: Fermentatie genereert slechts twee ATP's door het afbreken van een enkel glucosemolecuul.

Ademhaling: Ademhaling genereert 36 ATP's door het afbreken van een enkele glucosemolecule.

Substraat Oxidatie

Fermentatie: Het substraat, glucose wordt niet volledig afgebroken tijdens de fermentatie.

Ademhaling: Het substraat, glucose wordt volledig afgebroken tijdens de ademhaling.

Types

Fermentatie: Ethanolfermentatie en melkzuurgisting zijn de twee soorten fermentaties die worden aangetroffen in organismen.

Ademhaling:  Aërobe en anaerobe ademhaling zijn twee soorten ademhaling die worden aangetroffen in organismen.

Final Electron Acceptor

Fermentatie: Uiteindelijke elektronacceptor in fermentatie is een organisch molecuul, gewoonlijk aceetaldehyde in ethanolfermentatie en pyruvaat bij melkzuurgisting.

Ademhaling: Uiteindelijke elektronacceptor is hoofdzakelijk zuurstof.

Eindproducten

Fermentatie: Ethanolfermentatie produceert ethanol en koolstofdioxide. Melkzuurfermentatie produceert melkzuur als het eindproduct.

Ademhaling: Ademhaling genereert anorganische eindproducten, koolstofdioxide en water.

NAD⁺ wedergeboorte

Fermentatie: Er wordt geen ATP geproduceerd tijdens de regeneratie van NAD⁺ in gisting.

Ademhaling: Drie ATP's worden gegenereerd tijdens de regeneratie van NAD⁺ in ademhaling.

Oxidatieve fosforylering

Fermentatie: Er vindt geen oxidatieve fosforylatie plaats tijdens de fermentatie.

Ademhaling: Bij ademhaling worden ATP's gegenereerd door NADH en FADH2 door oxidatieve fosforylering.

Type organisme

Fermentatie: Fermentatie wordt meestal gevonden in micro-organismen zoals gist.

Ademhaling: Ademhaling wordt gevonden in hogere organismen.

Bijdrage

Fermentatie: Fermentatie heeft een kleinere bijdrage aan de productie van energie voor de cellulaire processen op aarde.

Ademhaling: Ademhaling heeft de grootste bijdrage aan de productie van energie voor de cellulaire processen op aarde.

Conclusie

Fermentatie en ademhaling zijn twee processen die betrokken zijn bij het katabolisme van organische substraten die worden gebruikt als voedsel tijdens de productie van energie die wordt vereist door de cellulaire processen. Tijdens fermentatie en ademhaling wordt de potentiële energie opgeslagen in organische moleculen omgezet in kinetische chemische energie in de vorm van ATP. Beide processen beginnen met glycolyse, wat resulteert in twee pyruvaatmoleculen. Glycolyse vindt plaats in het cytoplasma van alle cellen op aarde. Zuurstof is niet betrokken bij de glycolyse. Maar in de aanwezigheid van zuurstof komt pyruvaat in het cytoplasma in de mitochondriale matrix om een ​​citroenzuurcyclus te ondergaan, die pyruvaat volledig oxideert. Deze volledige oxidatie komt alleen voor bij de ademhaling. NADH en FADH₂ worden ook geproduceerd door de citroenzuurcyclus. Ze worden gereduceerd door oxidatieve fosforylatie in het binnenmembraan van de mitochondriën. Daarentegen vindt fermentatie plaats in de afwezigheid van zuurstof, onvolledig oxiderende pyruvaat hetzij in ethanol of lactaat. Tijdens ethanolfermentatie wordt pyruvaat omgezet in aceetaldehyde, dat vervolgens wordt omgezet in ethanol. De NADH geproduceerd in de glycolyse van fermentatie, doneert zijn elektronen aan acetaldehyde tijdens regeneratie. Daarom is het belangrijkste verschil tussen fermentatie en ademhaling het vermogen om ATP te produceren tijdens het regeneratieproces van NAD⁺.

Referentie:
1. Cooper, Geoffrey M. "Metabolic Energy." The Cell: A Molecular Approach. 2e editie. U.S. National Library of Medicine, 01 januari 1970. Web. 07 apr. 2017.
2. Jurtshuk, Peter en Jr. "Bacterial Metabolism." Medical Microbiology. 4e editie. U.S. National Library of Medicine, 1 januari 1996. Web. 07 apr. 2017.

Afbeelding met dank aan:
1. "Heterofermentative Milchsäuregärung" By Yikrazuul - Eigen werk (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Door Darekk2 - Eigen werk (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia