ההבדל העיקרי - תסיסה מול נשימה

תסיסה ונשימה הם שני סוגים של תהליכים סלולריים, המעורבים בפירוק הגלוקוז בתא. התסיסה והנשימה הן תהליכים קטבוליים, המייצרים אנרגיה בצורה של ATP. ה ההבדל העיקרי בין תסיסה לנשימה זה במהלך התסיסה, NADH אינו משמש בפוספורילציה החמצונית על מנת לייצר ATP ואילו במהלך הנשימה, NADH משמש בזירחון החמצוני על מנת לייצר שלושה ATP לכל NADH.

מאמר זה בוחן,

1. מהי תסיסה - מאפיינים, תהליך 2. מהי נשימה - מאפיינים, תהליך 3. מה ההבדל בין תסיסה לנשימה

מהי תסיסה

תסיסה היא ההתמוטטות הכימית של מצעים אורגניים כמו גלוקוז על ידי מיקרואורגניזמים כמו חיידקים ושמרים, בדרך כלל מפליטים התפרצות וחום. הוא מופיע במיקרואורגניזמים כמו כמה חיידקים, שמרים ותולעים טפיליות. התסיסה ממוקמת בציטופלזמה של תאי אותם אורגניזמים. התשואה נטו של התסיסה היא 2 ATP בלבד. תהליך התסיסה מתרחש בשני שלבים: גליקוליזה וחמצון חלקי של פירובאט.

ישנם שני סוגי תסיסה המכונים תסיסת אתנול ותסיסה של חומצת חלב. תסיסת אתנול מתרחש בשמרים בהיעדר חמצן. מכאן שהם נקראים אנאירובים פקולטטיביים. תסיסה של חומצה לקטית מופיע בחיידקים. בהיעדר חמצן, בעלי חיים מייצרים גם חומצת חלב בעיקר בשריריהם. חומצה לקטית רעילה לרקמות. הגליקוליזה זהה לשתי התסיסה. במהלך הגליקוליזה, הגלוקוז מתפרק לשתי מולקולות פירובט, היוצר 2 ATP כעלייה נטו. מלבד זאת, שתי מולקולות של NADH נוצרות על ידי השגת אלקטרונים מגליצראלדהיד -3 פוספט. במהלך תסיסת האתנול, פירובאט מתפנה לאקרובילציה לאצטלדהיד על ידי הסרת פחמן דו חמצני. אצטאלדהיד הופך לאתנול באמצעות אטומי המימן של ה- NADH. התפרצות מתרחשת עקב שחרור גז פחמן דו חמצני לתוך המדיום על ידי התאים במדיום. במהלך תסיסת חומצת החלב, פירובט הופך לחומצה לקטית, אשר מתחמצנת לאחר מכן ללקטט. התגובה הכימית הכוללת לתסיסת אתנול ותסיסה של חומצת חלב ניתנת להלן.

תסיסה של אתנול:

ג₆ח₁₂או₆ → 2C₂ח₅OH + 2CO₂ + 2 ATP

תסיסה של חומצה לקטית:

ג₆ח₁₂או₆ → 2C₃ח₆או₃ + 2 ATP

איור 1: תסיסה של אתנול וחומצה לקטית

מהי נשימה

נשימה היא קבוצת התגובות הכימיות המעורבות בייצור אנרגיה על ידי חמצון מלא של מזון. הוא משחרר פחמן דו חמצני ומים כתוצרי לוואי. נשימה היא התהליך הנפוץ והיעיל ביותר מבין תהליכי ייצור האנרגיה. הוא מופיע בצמחים ובעלי חיים גבוהים יותר המשתמשים בתהליכים סלולריים מורכבים עם צריכת אנרגיה גבוהה. במהלך הנשימה, 36 ATPs מיוצרים. כל התהליך מתרחש בציטופלזמה ובמיטוכונדריה.

הנשימה מתרחשת בשלושה שלבים: גליקוליזה, מחזור חומצת לימון ושרשרת הובלת אלקטרונים. גליקוליזה מתרחש בציטופלזמה של התא באותו אופן שבו הוא מתרחש במהלך התסיסה. שתי מולקולות הפירובאט המיוצרות בגליקוליזה מועברות למטריצה ​​המיטוכונדרית. הם משחררים שתי מולקולות פחמן דו חמצני, אחת מכל אחת והופכות לאצטיל-CoA במהלך דקרבוקסילציה חמצונית. אצטיל-CoA זה נכנס למחזור חומצת הלימון, המכונה גם מחזור קרבס. במהלך מעגל החומצה הציטרית, מולקולת גלוקוז יחידה מתחמצנת לחלוטין לשש מולקולות פחמן דו חמצני, היוצרת 2 GTPs, 6 NADH ו- 2 FADH₂. אלה NADH ו- FADH₂ משולבים עם חמצן, ויוצרים ATP במהלך זרחון חמצוני, המתרחש בקרום המיטוכונדריה הפנימית. במהלך הזרחון החמצוני, אלקטרונים ב- NADH ו- FADH₂ מועברים באמצעות סדרה של נושאי אלקטרונים הנקראים שרשרת העברת אלקטרונים. התשואה נטו של ATPs היא שלושים ושש בנשימה. התגובה הכימית הכוללת מוצגת להלן.

נשימה:

ג₆ח₁₂או₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 36ATP

איור 2: נשימה

ההבדל בין תסיסה לנשימה

הַגדָרָה

תְסִיסָה: תסיסה היא ההתמוטטות הכימית של מצע אורגני כמו גלוקוז על ידי מיקרואורגניזמים כמו חיידקים ושמרים, בדרך כלל מפליטים התפרצות וחום.

נשימה: נשימה היא קבוצת התגובות הכימיות המעורבות בייצור אנרגיה על ידי חמצון מלא של מזון. הוא משחרר פחמן דו חמצני ומים כתוצרי לוואי.

חַמצָן

תְסִיסָה: חמצן אינו נדרש לתסיסה.

נשימה: חמצן נדרש לנשימה.

מים

תְסִיסָה: במהלך התסיסה לא מיוצרים מים.

נשימה: מים מיוצרים כתוצר לוואי במהלך הנשימה.

הִתרַחֲשׁוּת

תְסִיסָה: התסיסה מתרחשת בציטופלזמה.

נשימה: הנשימה מתרחשת בציטופלזמה ובמיטוכונדריה.

תשואה נטו של ATP

תְסִיסָה: התסיסה מייצרת רק שני ATP על ידי פירוק מולקולת גלוקוז אחת.

נשימה: הנשימה מייצרת 36 ATP על ידי פירוק מולקולת גלוקוז אחת.

חמצון מצע

תְסִיסָה: המצע, גלוקוז אינו מתפרק לחלוטין במהלך התסיסה.

נשימה: המצע, גלוקוז מתפרק לחלוטין במהלך הנשימה.

סוגים

תְסִיסָה: תסיסת אתנול ותסיסת חומצת חלב הם שני סוגי התסיסה הנמצאים באורגניזמים.

נשימה: נשימה אירובית ואנאירובית הם שני סוגי נשימה המצויים באורגניזמים.

קולט אלקטרונים סופי

תְסִיסָה: מקבל אלקטרונים סופי בתסיסה הוא מולקולה אורגנית, בדרך כלל אצטלדהיד בתסיסת אתנול ופירובט בתסיסה של חומצת חלב.

נשימה: קבלת האלקטרונים הסופית היא בעיקר חמצן.

מוצרי קצה

תְסִיסָה: תסיסת אתנול מייצרת אתנול ופחמן דו חמצני. תסיסה של חומצה לקטית מייצרת חומצה לקטית כתוצר הסופי.

נשימה: הנשימה מייצרת מוצרי קצה אנאורגניים, פחמן דו חמצני ומים.

NAD⁺ הִתחַדְשׁוּת

תְסִיסָה: לא מיוצר ATP במהלך התחדשות ה- NAD⁺ בתסיסה.

נשימה: שלושה ATPs נוצרים במהלך ההתחדשות של NAD⁺ בנשימה.

זרחון חמצוני

תְסִיסָה: במהלך התסיסה לא מתרחשת זרחון חמצוני.

נשימה: בנשימה, ATPs נוצרים מ- NADH ו- FADH2 באמצעות זרחון חמצוני.

סוג האורגניזם

תְסִיסָה: התסיסה נמצאת בדרך כלל במיקרואורגניזמים כמו שמרים.

נשימה: הנשימה נמצאת באורגניזמים גבוהים יותר.

תְרוּמָה

תְסִיסָה: לתסיסה יש פחות תרומה בייצור אנרגיה לתהליכים הסלולריים על פני כדור הארץ.

נשימה: לנשימה יש את התרומה הגבוהה ביותר בייצור אנרגיה לתהליכים הסלולריים על פני כדור הארץ.

סיכום

תסיסה ונשימה הם שני תהליכים המעורבים בקטבוליזם של מצעים אורגניים המשמשים מזון בזמן ייצור האנרגיה הנדרשת לתהליכים הסלולריים. במהלך התסיסה והנשימה, האנרגיה הפוטנציאלית המאוחסנת במולקולות אורגניות מומרת לאנרגיה כימית קינטית בצורה של ATP. שני התהליכים מתחילים בגליקוליזה, וכתוצאה מכך שתי מולקולות פירובט. גליקוליזה מתרחשת בציטופלזמה של כל התאים על פני כדור הארץ. החמצן אינו מעורב בגליקוליזה. אך בנוכחות חמצן, פירובט בציטופלזמה נכנס למטריצה ​​המיטוכונדרית על מנת לעבור מחזור חומצת לימון, אשר מחמצן פירובט לחלוטין. חמצון מוחלט זה מתרחש רק בנשימה. NADH ו- FADH₂ מיוצרים גם על ידי מחזור חומצת הלימון. הם מצטמצמים על ידי זרחון חמצוני בקרום הפנימי של המיטוכונדריה. לעומת זאת, התסיסה מתרחשת בהיעדר חמצן, ופירובט מחמצן לחלוטין לאתנול או לקטט. במהלך תסיסת אתנול, פירובט הופך לאצטלדהיד, שהופך לאחר מכן לאתנול. ה- NADH המיוצר בגליקוליזה של התסיסה, תורם את האלקטרונים שלו לאצטלדהיד בזמן התחדשותו. לכן ההבדל העיקרי בין תסיסה לנשימה הוא היכולת לייצר ATP במהלך תהליך ההתחדשות של NAD⁺.

הפניה: 1. קופר, ג'פרי מ. "אנרגיה מטבולית". התא: גישה מולקולרית. מהדורה 2. הספרייה הלאומית לרפואה בארה"ב, 01 בינואר 1970. אינטרנט. 07 באפריל 2017. 2. Jurtshuk, Peter, and Jr. "Metabolism Bacterial". מיקרוביולוגיה רפואית. מהדורה רביעית. הספרייה הלאומית לרפואה בארה"ב, 01 בינואר 1996. אינטרנט. 07 באפריל 2017.

באדיבות התמונה: 1. "Heterofermentative Milchsäuregärung" מאת Yikrazuul-יצירה משלו (CC BY-SA 3.0) באמצעות Commons Wikimedia 2. "מאת Darekk2-עבודה משלו (CC BY-SA 3.0) באמצעות Commons Wikimedia