Unterschied zwischen aerober und anaerober Fermentation

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

Fermentation ist ein Begriff, der die Mechanismen der Zellatmung beschreibt, die in Abwesenheit von Sauerstoff auftreten. Bei der aeroben Fermentation ist der letzte Elektronenakzeptor in der Elektronentransportkette jedoch Sauerstoff. Dadurch wird es genauer genannt aerobe Atmung eher als aerobe Gärung. Die zwei Mechanismen der anaeroben Fermentation sind Ethanolfermentation und Milchsäuregärung.

Wichtige Bereiche

1. Was ist aerobe Fermentation?
     - Definition, Prozess, Rolle
2. Was ist anaerobe Fermentation?
     - Definition, Prozess, Typen, Rolle
3. Was sind die Gemeinsamkeiten zwischen aerober und anaerober Fermentation?
     - Überblick über allgemeine Funktionen
4. Was ist der Unterschied zwischen aerober und anaerober Fermentation?
     - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

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

Was ist aerobe Fermentation?

Wie oben erwähnt, ist aerobe Atmung der präzisere und wissenschaftlichere Begriff für aerobe Fermentation. Als aerobe Atmung werden chemische Reaktionen bezeichnet, die an der Energieerzeugung beteiligt sind, indem Lebensmittel vollständig oxidiert werden. Es setzt Kohlendioxid und Wasser als Nebenprodukte frei. Aerobe Atmung tritt hauptsächlich bei höheren Tieren und Pflanzen auf. Es ist der effizienteste Prozess unter verschiedenen Prozessen der Energieerzeugung. Die drei Schritte der aeroben Atmung sind Glykolyse, Krebszyklus und Elektronentransportkette.

Glykolyse

Die Glykolyse ist der erste Schritt der aeroben Atmung, die im Zytoplasma stattfindet. Dieser Prozess zerlegt Glukose in zwei Pyruvatmoleküle. Die Pyruvatmoleküle werden oxidativ decarboxyliert, um Acetyl-CoA zu bilden. 2 ATP und 2 NADH sind die Ausbeute dieses Verfahrens.

Krebs Zyklus

Der Krebszyklus tritt in der Mitochondrienmatrix auf. Im Krebs-Zyklus findet ein vollständiger Abbau von Acetyl-CoA in Kohlendioxid statt, wobei die Ausgangsverbindung Oxalacetat regeneriert wird. Während des Krebszyklus erzeugt 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 reduzierende Wirkung von NADH und FADH2. Es kommt in der inneren Membran der Mitochondrien vor. Die folgende Abbildung zeigt die gesamte chemische Reaktion der aeroben Atmung.

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 36ATP

Abbildung 1: Aerobe Atmung - Schritte

Was ist anaerobe Fermentation?

Die Fermentation bezieht sich auf den chemischen Abbau organischer Substrate durch Mikroorganismen in Ethanol oder Milchsäure in Abwesenheit von Sauerstoff. Typischerweise gibt es Aufwirbeln und Hitze ab. Die Fermentation findet in der Umgebung des Zytoplasmas in Mikroorganismen wie Hefe, parasitären Würmern und Bakterien statt. Die zwei Fermentationsschritte sind die Glykolyse und die partielle Oxidation von Pyruvat. Basierend auf dem Weg der Pyruvat-Oxidation besteht die Fermentation aus zwei Arten; Ethanolfermentation und Milchsäuregärung. Die Fermentationsausbeute beträgt nur 2 ATPs.

Abbildung 2: Aerobe und anaerobe Fermentation

Ethanol Fermentation

Die Ethanolfermentation findet hauptsächlich in Hefe in Abwesenheit von Sauerstoff statt. Bei diesem Verfahren führt das Entfernen 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 ausgeglichene chemische Gleichung für die Ethanolfermentation lautet wie folgt:

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 2ATP

Milchsäure-Fermentation

Die Milchsäuregärung erfolgt hauptsächlich in Bakterien. Während der Milchsäuregärung wandelt sich das Pyruvat in Milchsäure um. Die chemische Gesamtreaktion für die Ethanol- und Milchsäurefermentation ist wie folgt:

C₆H₁₂O₆ → 2C₃H₆O₃ + 2ATP

Ähnlichkeiten zwischen aerober und anaerober Fermentation

• Aerobe und anaerobe Fermentation sind zwei Mechanismen der Zellatmung, die Energie für die Zellprozesse erzeugen.
• Beide Fermentationen verwenden Glukose als Substrat und produzieren während der Verarbeitung ATP.
• Kohlendioxid ist in beiden Prozessen ein Produkt.
• Beide werden im Cytoplasma glykolysiert.

Unterschied zwischen aerober und anaerober Fermentation

Definition

Aerobe Fermentation: Zusammenstellung chemischer Reaktionen bei der Erzeugung von Energie durch vollständige Oxidation von Lebensmitteln

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

Auftreten

Aerobe Fermentation: Kommt sowohl im Zytoplasma als auch in den Mitochondrien vor

Anaerobe Fermentation: Kommt im Zytoplasma vor

Art der Organismen

Aerobe Fermentation: Kommt bei höheren Tieren und Pflanzen vor

Anaerobe Fermentation: Kommt in Hefe, 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: Glucose wird entweder zu Ethanol und Milchsäure unvollständig oxidiert

NAD⁺ Regeneration

Aerobe Fermentation: NAD⁺ die Regeneration erfolgt in der Elektronentransportkette

Anaerobe Fermentation: NAD⁺ Regeneration tritt während der partiellen Oxidation von Pyruvat auf

ATP-Produktion während der NAD⁺ Regeneration

Aerobe Fermentation: ATP ist eine Ausbeute während der NAD⁺ Regeneration 

Anaerobe Fermentation: ATP ist keine Ausbeute während der NAD⁺ Regeneration

Anzahl der produzierten ATPs

Aerobe Fermentation: Produziert 36 ATP

Anaerobe Fermentation: Produziert 2 ATP

Fazit

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

Referenz:

1. "Fermentation und anaerobe Atmung" Khan Akademie, Hier verfügbar.

Bildhöflichkeit:

1. „Flussdiagramm der zellulären Atmung“ Von Benutzern Daycd, Pdefer, Bdesham auf en.wikipedia - Erstellt von bdesham mit de: OmniGraffle; Nachbearbeitung in en: GraphicConverter (Public Domain) über Commons Wikimedia
2. „Zelluläre Atmung“ Von Darekk2 - Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia