Hauptunterschied – Fermentation vs anaerobe Atmung

Fermentation und anaerobe Atmung sind zwei Arten von Zellatmungsmechanismen, die verwendet werden, um ATP für die Funktion der Zelle zu produzieren. Sowohl Fermentation als auch anaerobe Atmung erfolgen in Abwesenheit von Sauerstoff. Als Substrat verwenden sie Hexosezucker. Hexosezucker durchlaufen zuerst eine Glykolyse. Die Hauptunterschied zwischen Fermentation und anaerober Atmung ist das Die Fermentation durchläuft keinen Zitronensäurezyklus (Krebs-Zyklus) und keine Elektronentransportkette, während die anaerobe Atmung einen Zitronensäurezyklus und eine Elektronentransportkette durchläuft.

Abgedeckte Schlüsselbereiche

1. Was ist Fermentation? – Definition, Prozess, Anwendung 2. Was ist anaerobe Atmung? – Definition, Prozess 3. Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Fermentation und anaerober Atmung? – Überblick über die gemeinsamen Funktionen 4. Was ist der Unterschied zwischen Fermentation und anaerober Atmung? – Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Adenosintriphosphat (ATP), anaerobe Atmung, Zitronensäurezyklus, Elektronentransportkette, Ethanolfermentation, Fermentation, Glucose, Glykolyse, Milchsäurefermentation

Was ist Fermentation?

Fermentation bezieht sich auf jede Gruppe von chemischen Reaktionen, die von Mikroorganismen induziert werden, um Zucker in Kohlendioxid und Ethanol umzuwandeln. Die Zucker durchlaufen zuerst eine Glykolyse. Bei der Glykolyse wird der Hexosezucker Glucose in zwei Pyruvatmoleküle zerlegt. Das Pyruvat ist eine Drei-Kohlenstoff-Verbindung. Bei der Glykolyse werden zwei ATP-Moleküle verwendet, während aus der aus Glukose freigesetzten Energie vier ATP-Moleküle hergestellt werden. Das Pyruvat wird zu Ethanol oder Milchsäure oxidiert. Basierend auf der Art des Endprodukts wird die Fermentation in zwei Prozesse als Ethanolfermentation bzw. Milchsäurefermentation eingeteilt. Hefe und einige Bakterienarten führen die Fermentation durch. Die Ethanolfermentation wird zur Herstellung von Bier, Brot und Wein verwendet. Die chemische Nettogleichung für die Ethanolfermentation ist unten gezeigt.

C₆h₁₂Ö₆ (Glukose) → 2 C₂h₅OH (Ethanol) + 2 CO₂ (Kohlendioxid)

Abbildung 1: Ethanolfermentation

Die Milchsäuregärung findet in tierischen Muskeln und Geweben statt, wenn das Gewebe mehr Energie benötigt. Bei der Joghurtherstellung wird die Milchsäuregärung genutzt, um aus Laktose Milchsäure herzustellen. Die chemische Nettoreaktion zur Herstellung von Milchsäure aus Glukose ist unten dargestellt.

C₆h₁₂Ö₆ (Glukose) → 2 CH₃CHOHCOOH (Milchsäure)

Was ist anaerobe Atmung?

Anaerobe Atmung ist eine Art der Zellatmung, die ohne Sauerstoff abläuft. Es geschieht auf die gleiche Weise wie die aerobe Atmung. Die anaerobe Atmung beginnt mit der Glykolyse wie der Fermentationsprozess, hört aber nicht wie bei der Fermentation bei der Glykolyse auf. Nach der Produktion des Acetyl-Coenzyms A setzt die anaerobe Atmung den Zitronensäurezyklus sowie die Elektronentransportkette fort.

Abbildung 2: Methanogene Bakterien

Der letzte Elektronenakzeptor ist nicht der molekulare Sauerstoff wie bei der aeroben Atmung. Verschiedene Arten von Organismen verwenden verschiedene Arten von endgültigen Elektronenakzeptoren. Dies können Sulfationen, Nitrationen oder Kohlendioxid sein. Methanogene Bakterien sind eine solche Art von Organismen, die Kohlendioxid als letzten Elektronenakzeptor in Abwesenheit von Sauerstoff verwenden. Als Nebenprodukt produzieren sie Methangas. Einige methanogene Bakterien sind in Abbildung 2 dargestellt.

Ähnlichkeiten zwischen Fermentation und anaerober Atmung

Unterschied zwischen Fermentation und anaerober Atmung

Definition

Fermentation: Fermentation bezieht sich auf jede Gruppe von chemischen Reaktionen, die von Mikroorganismen induziert werden, um Zucker in Kohlendioxid und Ethanol umzuwandeln.

Anaerobe Atmung: Anaerobe Atmung bezieht sich auf eine Art der Zellatmung, die in Abwesenheit von Sauerstoff auftritt.

Intrazellulär/Extrazellulär

Fermentation: Die Fermentation ist ein extrazellulärer Prozess.

Anaerobe Atmung: Die anaerobe Atmung ist ein intrazellulärer Prozess.

Sauerstoff

Fermentation: Die Fermentation wird durch niedrige Sauerstoffkonzentrationen induziert.

Anaerobe Atmung: Die anaerobe Atmung erfolgt in Abwesenheit von Sauerstoff.

Nach der Glykolyse

Fermentation: Bei der Fermentation folgt die Glykolyse nicht dem Zitronensäurezyklus und der Elektronentransportkette. Anaerobe Atmung: Bei der anaeroben Atmung folgt die Glykolyse dem Zitronensäurezyklus und der Elektronentransportkette.

Gesamte ATP-Produktion

Fermentation: Die gesamte ATP-Produktion beträgt vier bei der Fermentation.

Anaerobe Atmung: Die Gesamtproduktion von ATP bei der anaeroben Atmung beträgt 38.

In vitro

Fermentation: Die aus den fermentierenden Zellen extrahierten Enzyme können die Reaktion in einem extrazellulären Medium abarbeiten.

Anaerobe Atmung: Die aus den Zellen extrahierten Enzyme können die anaerobe Atmung in einem extrazellulären Medium nicht verarbeiten.

Abschluss

Fermentation und anaerobe Atmung sind zwei Arten von Atmungsmechanismen, die in Abwesenheit von Sauerstoff ablaufen. Sowohl Fermentation als auch anaerobe Atmung erfolgen durch Glykolyse. Bei der Fermentation werden die Pyruvatmoleküle in Milchsäure oder Ethanol umgewandelt. Bei der anaeroben Atmung werden auch der Zitronensäurezyklus und die Elektronentransportkette durchgeführt. Der letzte Elektronenakzeptor ist jedoch ein anorganisches Molekül wie Sulfat, Nitrat oder Kohlendioxid. Der Hauptunterschied zwischen Fermentation und anaerober Atmung ist der Mechanismus jeder Art von Atmung.

Referenz:

1. „Gärung.“ Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 27. Juni 2017, hier verfügbar. Aufgerufen am 30. September 2017. 2. „Anaerobe Atmung.“ Wikipedia, Wikimedia Foundation, 27. September 2017, hier verfügbar. Aufgerufen am 30. September 2017.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. „Fermentation alcoolique“ von Pancrat – Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia 2. „Phylogenetischer Baum methanogen“ von Crion – Datei:メタン菌の系統関係.png (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia