Die Hauptunterschied zwischen aerober und anaerober Fermentation ist das aerobe Fermentation regeneriert NAD⁺ an der Elektronentransportkette, während die Regeneration von NAD⁺ bei der anaeroben Atmung folgt die Glykolyse.

Fermentation ist ein Begriff, der verwendet wird, um die Mechanismen der Zellatmung zu beschreiben, die in Abwesenheit von Sauerstoff abläuft. Bei der aeroben Fermentation ist jedoch Sauerstoff der letzte Elektronenakzeptor in der Elektronentransportkette. Dabei heißt es genauer aerobe Atmung statt aerobe Gärung. Die beiden Mechanismen der anaeroben Fermentation sind Ethanolgärung und Milchsäuregärung.

Abgedeckte Schlüsselbereiche

1. Was ist aerobe Fermentation? – Definition, Prozess, Rolle 2. Was ist anaerobe Fermentation? – Definition, Prozess, Typen, Rolle 3. Was sind die Ähnlichkeiten zwischen der aeroben und anaeroben Fermentation? – Überblick über die gemeinsamen Funktionen 4. Was ist der Unterschied zwischen aerober und anaerober Fermentation? – Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Aerobe Fermentation, Anaerobe Fermentation, ATP, Glucose, NAD⁺, Sauerstoff

Was ist aerobe Fermentation?

Wie oben erwähnt, ist aerobe Atmung der genauere und wissenschaftlichere Begriff für aerobe Gärung. Aerobe Atmung bezieht sich auf die Reihe von chemischen Reaktionen, die an der Energieerzeugung durch vollständige Oxidation von Nahrung beteiligt sind. Es setzt Kohlendioxid und Wasser als Nebenprodukte frei. Die aerobe Atmung findet hauptsächlich bei höheren Tieren und Pflanzen statt. Es ist das effizienteste Verfahren unter den verschiedenen Verfahren der Energieerzeugung. Die drei Schritte der aeroben Atmung sind Glykolyse, Krebs-Zyklus und Elektronentransportkette.

Glykolyse

Die Glykolyse ist der erste Schritt der aeroben Atmung, der im Zytoplasma stattfindet. Dieser Prozess zerlegt Glucose in zwei Pyruvatmoleküle. Die Pyruvatmoleküle unterliegen einer oxidativen Decarboxylierung, um Acetyl-CoA zu bilden. 2 ATP und 2 NADH sind die Ausbeute dieses Verfahrens.

Krebs Zyklus

Der Krebszyklus tritt innerhalb der mitochondrialen Matrix auf. Im Krebs-Zyklus findet ein vollständiger Abbau von Acetyl-CoA zu Kohlendioxid statt, wobei die Ausgangsverbindung Oxalacetat regeneriert wird. Während des Krebs-Zyklus produziert die Freisetzung der Energie aus Acetyl-CoA 2 GTPs, 6 NADH und 2 FADH₂.

Elektronentransportkette

Die Produktion von ATP während der oxidativen Phosphorylierung nutzt die Reduktionskraft von NADH und FADH2. Es kommt in der inneren Membran der Mitochondrien vor. Die folgende Abbildung zeigt die gesamte chemische Reaktion der aeroben Atmung.

C₆h₁₂Ö₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 36ATP

Abbildung 1: Aerobe Atmung – Schritte

Was ist anaerobe Fermentation?

Unter Fermentation versteht man den chemischen Abbau organischer Substrate durch Mikroorganismen unter Ausschluss von Sauerstoff zu Ethanol oder Milchsäure. Typischerweise gibt es Aufbrausen und Wärme ab. Die Fermentation findet in der Lokalität des Zytoplasmas in Mikroorganismen wie Hefe, parasitären Würmern und Bakterien statt. Die beiden Fermentationsschritte sind Glykolyse und partielle Oxidation von Pyruvat. Basierend auf dem Weg der Pyruvatoxidation besteht die Fermentation aus zwei Arten; Ethanolgärung und Milchsäuregärung. Die Nettoausbeute der Fermentation beträgt nur 2 ATPs.

Abbildung 2: Aerobe und anaerobe Fermentation

Ethanol-Fermentation

Die Ethanolgärung findet hauptsächlich in Hefe unter Abwesenheit von Sauerstoff statt. Bei diesem Verfahren führt die Entfernung des Kohlendioxids zur Decarboxylierung von Pyruvat zu Acetaldehyd. Acetaldehyd wird dann unter Verwendung der Wasserstoffatome des NADH in Ethanol umgewandelt. Das Aufschäumen tritt aufgrund der Freisetzung von Kohlendioxidgas in das Medium auf. Die ausgewogene chemische Gleichung für die Ethanolfermentation lautet wie folgt:

C₆h₁₂Ö₆ → 2C₂h₅OH + 2CO₂ + 2ATP

Milchsäuregärung

Die Milchsäuregärung findet hauptsächlich in Bakterien statt. Bei der Milchsäuregärung wandelt sich das Pyruvat in Milchsäure um. Die chemische Gesamtreaktion für die Ethanolfermentation und die Milchsäurefermentation ist wie folgt:

C₆h₁₂Ö₆ → 2C₃h₆Ö₃ + 2ATP

Ähnlichkeiten zwischen aerober und anaerober Fermentation

Unterschied zwischen aerober und anaerober Fermentation

Definition

Aerobe Fermentation: Reihe von chemischen Reaktionen, die an der Energieerzeugung durch vollständige Oxidation von Lebensmitteln beteiligt sind

Anaerobe Fermentation: Chemischer Abbau organischer Substrate zu Ethanol oder Milchsäure durch Mikroorganismen in Gegenwart von Sauerstoff

Auftreten

Aerobe Fermentation: Tritt sowohl im Zytoplasma als auch in den Mitochondrien auf

Anaerobe Fermentation: Kommt im Zytoplasma vor

Arten von Organismen

Aerobe Fermentation: Kommt bei höheren Tieren und Pflanzen vor

Anaerobe Fermentation: Kommt in Hefen, Parasiten und Bakterien vor

Sauerstoff

Aerobe Fermentation: Verwendet molekularen Sauerstoff als letzten Elektronenakzeptor in der Elektronentransportkette

Anaerobe Fermentation: Verwendet keinen Sauerstoff

Wasser

Aerobe Fermentation: Produziert sechs Wassermoleküle pro Glukosemolekül

Anaerobe Fermentation: Produziert kein Wasser

Substratoxidation

Aerobe Fermentation: Glukose wird vollständig in Kohlendioxid und Sauerstoff zerlegt

Anaerobe Fermentation: Glukose wird unvollständig entweder zu Ethanol und Milchsäure oxidiert

NAD⁺ Regeneration

Aerobe Fermentation: NAD⁺ Regeneration findet in der Elektronentransportkette statt

Anaerobe Fermentation: NAD⁺ die Regeneration erfolgt während der partiellen Oxidation von Pyruvat

ATP-Produktion während NAD⁺ Regeneration

Aerobe Fermentation: ATP ist eine Rendite während des NAD⁺ Regeneration

Anaerobe Fermentation: ATP ist kein Ertrag während der NAD⁺ Regeneration

Anzahl der produzierten ATPs

Aerobe Fermentation: Produziert 36 ATP

Anaerobe Fermentation: Produziert 2 ATP

Abschluss

Aerobe und anaerobe Fermentation sind zwei Arten der Zellatmung, die an der Energiegewinnung aus Glukose beteiligt sind. Die aerobe Fermentation erfordert Sauerstoff, während die anaerobe Fermentation keinen Sauerstoff benötigt. NAD⁺ Die Regeneration findet in der Elektronentransportkette der aeroben Atmung statt, während sie während der partiellen Oxidation von Pyruvat bei der anaeroben Atmung stattfindet.

Referenz:

1. „Fermentation und anaerobe Atmung.“ Khan-Akademie, hier erhältlich.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. „Flussdiagramm der Zellatmung“ von Benutzern Daycd, Pdefer, Bdesham auf en.wikipedia – Erstellt von bdesham mit en:OmniGraffle; nachbearbeitet in en:GraphicConverter (Public Domain) über Commons Wikimedia2. „Zellatmung“ Von Darekk2 – Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia