De grootste verschil tussen aërobe en anaërobe fermentatie is dat: aerobe fermentatie regenereert NAD⁺ bij elektronentransportketen terwijl de regeneratie van NAD⁺ bij anaërobe ademhaling volgt glycolyse.

Fermentatie is een term die wordt gebruikt om de mechanismen van cellulaire ademhaling te beschrijven, die plaatsvindt in afwezigheid van zuurstof. Bij aërobe fermentatie is de laatste elektronenacceptor in de elektronentransportketen echter zuurstof. Daarbij wordt het nauwkeuriger genoemd aërobe ademhaling in plaats van aerobe fermentatie. De twee mechanismen van anaërobe fermentatie zijn: ethanolfermentatie en melkzuurfermentatie.

Belangrijkste gebieden die worden gedekt

1. Wat is aerobe fermentatie? - Definitie, proces, rol 2. Wat is anaërobe fermentatie? - Definitie, proces, typen, rol 3. Wat zijn de overeenkomsten tussen aërobe en anaërobe fermentatie? – Overzicht van gemeenschappelijke functies 4. Wat is het verschil tussen aërobe en anaërobe fermentatie? – Vergelijking van de belangrijkste verschillen

Sleutelbegrippen: aërobe fermentatie, anaërobe fermentatie, ATP, glucose, NAD⁺, Zuurstof

Wat is aerobe fermentatie?

Zoals hierboven vermeld, is aërobe ademhaling de meer precieze en wetenschappelijke term voor aërobe fermentatie. Aerobe ademhaling verwijst naar de reeks chemische reacties die betrokken zijn bij de productie van energie door voedsel volledig te oxideren. Het geeft koolstofdioxide en water af als bijproducten. Aërobe ademhaling komt vooral voor bij hogere dieren en planten. Het is het meest efficiënte proces van de verschillende processen van energieproductie. De drie stappen van aerobe ademhaling zijn glycolyse, Krebs-cyclus en elektronentransportketen.

Glycolyse

Glycolyse is de eerste stap van aerobe ademhaling, die plaatsvindt in het cytoplasma. Dit proces breekt glucose af in twee pyruvaatmoleculen. De pyruvaatmoleculen ondergaan oxidatieve decarboxylatie om acetyl-CoA te vormen. 2 ATP en 2 NADH zijn de opbrengst van dit proces.

Citroenzuurcyclus

Krebs-cyclus vindt plaats in de mitochondriale matrix. Een volledige afbraak van acetyl-CoA in koolstofdioxide vindt plaats in de Krebs-cyclus, waarbij de uitgangsverbinding, oxaalacetaat, wordt geregenereerd. Tijdens de Krebs-cyclus produceert het vrijmaken van de energie van acetyl-CoA 2 GTP's, 6 NADH en 2 FADH₂.

Elektronen transportketen

De productie van ATP tijdens de oxidatieve fosforylering maakt gebruik van het reducerende vermogen van NADH en FADH2. Het komt voor in het binnenmembraan van mitochondriën. De onderstaande afbeelding toont de algehele chemische reactie van aërobe ademhaling.

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 36ATP

Figuur 1: Aërobe ademhaling – stappen

Wat is anaërobe fermentatie?

Fermentatie verwijst naar de chemische afbraak van organische substraten door micro-organismen tot ethanol of melkzuur in afwezigheid van zuurstof. Meestal geeft het bruisen en warmte af. Fermentatie vindt plaats in de plaats van het cytoplasma in micro-organismen zoals gist, parasitaire wormen en bacteriën. De twee stappen van fermentatie zijn glycolyse en gedeeltelijke oxidatie van pyruvaat. Gebaseerd op de route van pyruvaatoxidatie, bestaat fermentatie uit twee soorten; ethanolfermentatie en melkzuurfermentatie. De netto opbrengst van fermentatie is slechts 2 ATP's.

Figuur 2: Aerobe en anaërobe fermentatie

Ethanolfermentatie

Ethanolfermentatie vindt voornamelijk plaats in gist in afwezigheid van zuurstof. In dit proces resulteert het verwijderen van kooldioxide in de decarboxylering van pyruvaat tot aceetaldehyde. Aceetaldehyde wordt vervolgens omgezet in ethanol met behulp van de waterstofatomen van het NADH. Het bruisen vindt plaats door het vrijkomen van kooldioxidegas in het medium. De uitgebalanceerde chemische vergelijking voor ethanolfermentatie is als volgt:

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 2ATP

Melkzuurfermentatie

Melkzuurfermentatie vindt voornamelijk plaats in bacteriën. Tijdens de melkzuurfermentatie wordt het pyruvaat omgezet in melkzuur. De algemene chemische reactie voor ethanolfermentatie en melkzuurfermentatie is als volgt:

C₆H₁₂O₆ → 2C₃H₆O₃ + 2ATP

Overeenkomsten tussen aërobe en anaërobe fermentatie

Verschil tussen aërobe en anaërobe fermentatie

Definitie

Aerobe fermentatie: Reeks chemische reacties die betrokken zijn bij de productie van energie door voedsel volledig te oxideren

Anaërobe fermentatie: Chemische afbraak van organische substraten tot ethanol of melkzuur door micro-organismen in aanwezigheid van zuurstof

Voorval

Aerobe fermentatie: Komt voor in zowel cytoplasma als mitochondriën

Anaërobe fermentatie: Komt voor in het cytoplasma

Type organismen

Aerobe fermentatie: Komt voor bij hogere dieren en planten

Anaërobe fermentatie: Komt voor in gist, parasieten en bacteriën

Zuurstof

Aerobe fermentatie: Gebruikt moleculaire zuurstof als de laatste elektronenacceptor in de elektronentransportketen

Anaërobe fermentatie: Gebruikt geen zuurstof

Water

Aerobe fermentatie: Produceert zes watermoleculen per glucosemolecuul

Anaërobe fermentatie: Produceert geen water

Oxidatie van het substraat

Aerobe fermentatie: Glucose wordt volledig afgebroken tot koolstofdioxide en zuurstof

Anaërobe fermentatie: Glucose wordt onvolledig geoxideerd tot ethanol en melkzuur

NAD⁺ regeneratie

Aerobe fermentatie: NAD⁺ regeneratie vindt plaats in de elektronentransportketen

Anaërobe fermentatie: NAD⁺ regeneratie vindt plaats tijdens de gedeeltelijke oxidatie van pyruvaat

ATP-productie tijdens NAD⁺ regeneratie

Aerobe fermentatie: ATP is een opbrengst tijdens de NAD⁺ regeneratie

Anaërobe fermentatie: ATP is geen opbrengst tijdens de NAD⁺ regeneratie

Aantal geproduceerde ATP's

Aerobe fermentatie: Produceert 36 ATP

Anaërobe fermentatie: Produceert 2 ATP

Conclusie

Aerobe en anaërobe fermentatie zijn twee soorten cellulaire ademhaling die betrokken zijn bij de productie van energie uit glucose. Aërobe fermentatie vereist zuurstof, terwijl anaërobe fermentatie geen zuurstof nodig heeft. NAD⁺ regeneratie vindt plaats in de elektronentransportketen van de aërobe ademhaling, terwijl het plaatsvindt tijdens de gedeeltelijke oxidatie van pyruvaat bij anaërobe ademhaling.

Verwijzing:

1. "Gisting en anaërobe ademhaling." Khan Academy, hier beschikbaar.

Afbeelding met dank aan:

1. "Cellular respiration flowchart" door gebruikers Daycd, Pdefer, Bdesham op en.wikipedia - Gemaakt door bdesham met en:OmniGraffle; nabewerkt in en:GraphicConverter (Public Domain) via Commons Wikimedia2. "Cellulaire ademhaling" door Darekk2 - Eigen werk (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia