Klíčový rozdíl - aerobní vs anaerobní fermentace
 

Termín aerobní fermentace je nesprávný název, protože fermentace je anaerobní, tj. Nevyžaduje kyslík. Aerobní fermentace se tedy ve skutečnosti netýká fermentačního procesu; tento proces se týká procesu buněčného dýchání. Klíčovým rozdílem mezi aerobní a anaerobní fermentací je to, že aerobní fermentace používá kyslík, zatímco anaerobní fermentace nepoužívá kyslík. Další rozdíly budou popsány v tomto článku.

Co je aerobní fermentace

Jak je uvedeno výše, pojem „aerobní fermentace“ je nesprávně pojmenován, protože fermentace je anaerobní proces. Jednoduše se jedná o proces spalování jednoduchých cukrů na energii v buňkách; více vědecky, to může být nazýváno aerobním dýcháním.

Může být definován jako proces výroby buněčné energie v přítomnosti kyslíku. Hrubě produkuje 36 molekul ATP štěpením potravin v mitochondriích. Zahrnuje tři kroky, a to glykolýzu, cyklus kyseliny citronové a systém přenosu elektronů. Konzumuje uhlohydráty, tuky a proteiny; finálními produkty tohoto procesu jsou oxid uhličitý a voda.

Zjednodušená reakce

C6H12O6 (s) + 6 O2 (g) → 6 CO2 (g) + 6 H2O (l) + teplo

ΔG = - 2880 kJ na mol C6H12O6

(-) označuje, že k reakci může dojít spontánně

Aerobní dýchací proces

1. Glykolýza

Je to metabolická cesta, která se vyskytuje v cytosolu buněk v živých organismech. To může fungovat buď v přítomnosti nebo nepřítomnosti kyslíku. Produkuje pyruvát v přítomnosti kyslíku. Jako forma čisté energie se vytvoří dvě molekuly ATP.

Celková reakce může být vyjádřena takto:

Glukóza + 2 NAD + + 2 Pi + 2 ADP → 2 pyruvát + 2 NADH + 2 ATP + 2 H + + 2 H2O + teplo

Pyruvát je oxidován na acetyl-CoA a CO2 komplexem pyruvát dehydrogenázy (PDC). Nachází se v mitochondriích eukaryot a cytosolu prokaryot.

2. Cyklus kyseliny citrónové

Cyklus kyseliny citrónové se také nazývá Krebsův cyklus a vyskytuje se v mitochondriální matrici. Jedná se o 8-krokový proces zahrnující různé typy enzymů a koenzymů. Čistý zisk z jedné molekuly glukózy je 6 NADH, 2 FADH2 a 2 GTP.

3. Elektronový dopravní systém

Elektronový transportní systém je také známý jako oxidativní fosforylace. U eukaryot se tento krok vyskytuje v mitochondriálních krčcích.

Co je anaerobní fermentace?

Anaerobní fermentace je proces, který způsobuje rozklad organických sloučenin. Tento proces redukuje dusík na organické kyseliny a amoniak. Uhlík z organických sloučenin se uvolňuje hlavně jako plynný metan (CH4). Malá část uhlíku může být dýchána jako CO2. Technika rozkladu, ke které zde došlo, se používá při kompostování. K rozkladu dochází ve čtyřech etapách: hydrolýza, acidogeneze, acetogeneze a methanogeneze.

Anaerobní fermentační proces

1. Hydrolýza

C6H10O4 + 2H2O → C6H12O6 + 2H2

2. Acidogeneze

C6H12O6 - 2CH3CH2OH + 2CO2

C6H12O6 + 2H2 + 2CH3CH2COOH + 2H2O

C6H12O6 → 3CH3COOH

3. Acetogeneze

CH3CH2COO– + 3H2O ↔ CH3COO– + H + + HCO3– + 3H2

C6H12O6 + 2H2O ~ 2CH3COOH + 2CO2 + 4H2

CH3CH2OH + 2H2O ↔ CH3COO– + 2H2 + H +

4. Methanogeneze

C02 + 4H2 → CH4 + 2H20

2C2H5OH + CO2 → CH4 + 2CH3COOH

CH3COOH → CH4 + CO2

Jaký je rozdíl mezi aerobní a anaerobní fermentací?

Charakteristika aerobní a anaerobní fermentace

Použití kyslíku:

Aerobní fermentace: Aerobní fermentace využívá kyslík.

Anaerobní fermentace: Anaerobní fermentace nepoužívá kyslík.

Výnos ATP:

Aerobní fermentace: Aerobní fermentace poskytuje 38 ATP molekul

Anaerobní fermentace: Anaerobní fermentace neprodukuje molekuly ATP.

Výskyt:

Aerobní fermentace: Aerobní fermentace probíhá uvnitř živých organismů.

Anaerobní fermentace: Anaerobní fermentace probíhá mimo živé organismy.

Zapojení mikroorganismů:

Aerobní fermentace: Nejsou zahrnuty žádné mikroorganismy

Anaerobní fermentace: Jedná se o mikroorganismy

Teplota:

Aerobní fermentace: Pro proces není vyžadována okolní teplota.

Anaerobní fermentace: Pro proces je nutná okolní teplota.

Technika:

Aerobní fermentace: Aerobní fermentace je metoda výroby energie.

Anaerobní fermentace: Anaerobní fermentace je metoda rozkladu.

Fáze:

Aerobní fermentace: Fáze zahrnují glykolýzu, Krebsův cyklus a systém přenosu elektronů

Anaerobní fermentace: Anaerobní fermentace nemá žádnou glykolýzu ani jiné fáze.

Výroba CH4:

Aerobní fermentace: Aerobní fermentace neprodukuje CH4.

Anaerobní fermentace: Anaerobní fermentace produkuje CH4.

Reference:

Buněčné dýchání [online]. K dispozici: https://en.wikipedia.org/wiki/Cellular_respiration#Aerobic_respiration [Přístup 7. července 2016].

Anaerobní fermentace [online]. K dispozici: http://whatcom.wsu.edu/ag/compost/fundamentals/biology_anaerobic.htm 2016].

Anaerobní proces trávení [online]. K dispozici: http://www.wtert.eu/default.asp?Menue=13&ShowDok=12 [přístup k 8. červenci 2016].

Obrázek se svolením:

„CellRespiration“ od RegisFrey - vlastní práce (CC BY-SA 3.0) přes Commons Wikimedia

„Compost-dirt“ od normanack - (CC BY 2.0) přes Commons Wikimedia