Différence principale - Respiration aérobie vs anaérobie

La respiration aérobie et anaérobie sont les deux types de respiration cellulaire présents dans les organismes. La respiration cellulaire est le processus de dégradation des aliments afin de libérer l'énergie potentielle sous forme d'ATP. La respiration aérobie se produit chez les animaux supérieurs et les plantes. La respiration anaérobie se produit principalement chez les micro-organismes comme la levure. Les deux procédés utilisent le glucose comme matière première. Les différence principale entre la respiration aérobie et anaérobie est que la respiration aérobie se produit en présence d'oxygène tandis que la respiration aérobie se produit en l'absence d'oxygène.

Cet article examine,

1. Qu'est-ce que la respiration aérobie – Caractéristiques, processus 2. Qu'est-ce que la respiration anaérobie – Caractéristiques, processus 3. Quelle est la différence entre la respiration aérobie et anaérobie

Qu'est-ce que la respiration aérobie

L'ensemble des réactions se produisant en présence d'oxygène, qui décompose les aliments afin de générer de l'énergie sous forme d'ATP, est connu sous le nom de respiration aérobie. Le type de réparation cellulaire le plus abondant est la respiration aérobie, qui se produit chez les plantes et les animaux supérieurs. La respiration aérobie se produit dans le cytoplasme ainsi que dans les mitochondries. Il produit 36 ​​ATP à partir d'une seule molécule de glucose. Fondamentalement, trois étapes sont impliquées dans la respiration aérobie. Ce sont la glycolyse, le cycle de l'acide citrique et la chaîne de transport d'électrons. Le substrat est principalement du glucose et les produits finaux inorganiques sont le dioxyde de carbone et l'eau. Par conséquent, la respiration aérobie est l'inverse de la photosynthèse. La réaction chimique globale de la respiration aérobie est illustrée ci-dessous.

Réaction chimique de la respiration aérobie

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 2, 900 kJ/mol

Glycolyse est la première étape de la respiration aérobie et se produit indépendamment sans oxygène. Par conséquent, il s'agit également de la première étape de la dégradation du glucose dans la respiration anaérobie. La glycolyse se produit dans le cytoplasme de toutes les cellules. Au cours de la glycolyse, le glucose est décomposé en deux molécules de pyruvate, générant 2 ATP comme gain net. De plus, deux molécules de NADH sont formées en obtenant des électrons à partir du glycéraldéhyde-3-phosphate. Le pyruvate est transformé dans la matrice des mitochondries, formant de l'acétyl-CoA à partir du pyruvate en éliminant le dioxyde de carbone lors de la décarboxylation oxydative du pyruvate. L'acétyl-CoA entre alors dans le le cycle de l'acide citrique, également appelé cycle de Krebs. Au cours du cycle de l'acide citrique, une seule molécule de glucose est complètement oxydée en six molécules de dioxyde de carbone, générant 2 GTP, 6 NADH et 2 FADH₂. Ces NADH et FADH2 sont combinés avec de l'oxygène, générant de l'ATP lors de la phosphorylation oxydative. La phosphorylation oxydative se produit dans la membrane interne des mitochondries, transférant des électrons à travers une série de porteurs dans le chaîne de transport d'électrons. Le rendement total de la respiration aérobie est de 36 ATP. Un diagramme schématique de la respiration aérobie est illustré à la figure 1.

Figure 1: Respiration aérobie

Qu'est-ce que la respiration anaérobie

La respiration anaérobie est l'ensemble des réactions se produisant en l'absence d'oxygène, qui décomposent les aliments en composés organiques simples, générant de l'énergie sous forme d'ATP. La respiration anaérobie se produit chez les micro-organismes comme certaines bactéries, levures et vers parasites. Il se produit dans le cytoplasme des cellules de ces organismes, ne produisant que 2 ATP.

Deux catégories de respiration aérobie sont identifiées. La première catégorie de respiration anaérobie se produit par la glycolyse et l'oxydation incomplète du pyruvate en acide lactique ou en éthanol. Le processus est appelé fermentation. L'accepteur d'électrons final et l'accepteur d'hydrogène est le produit final organique simple. Les produits finaux sont sécrétés dans le milieu sous forme de métabolites résiduels. Pendant la fermentation, la glycolyse se produit comme première étape. Le pyruvate qui en résulte est converti en éthanol dans la levure et certaines bactéries. Chez les plantes, en l'absence d'oxygène, l'éthanol est produit par respiration anaérobie. Ce type de fermentation est appelé fermentation à l'éthanol. La réaction chimique globale de la fermentation à l'éthanol est illustrée ci-dessous.

Réaction chimique de la fermentation à l'éthanol

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 118 kJ/mol

Chez les animaux, en l'absence d'oxygène, l'acide lactique est produit par respiration anaérobie. C'est ce qu'on appelle la fermentation lactique. La réaction chimique globale de la fermentation lactique est illustrée ci-dessous.

Réaction chimique de la fermentation de l'acide lactique

C₆H₁₂O₆ → 2C₃H₆O₃ + 120 kJ/mol

L'efficacité de la fermentation est très faible par rapport à la respiration aérobie. L'acide lactique, qui est produit lors de la fermentation lactique, est toxique pour les tissus. La différence entre la respiration aérobie et la respiration anaérobie au sens de la fermentation lactique est illustrée à la figure 2.

Figure 2: Différence entre respiration aérobie et fermentation lactique

Au cours de la deuxième catégorie de respiration anaérobie, l'accepteur d'électrons final est le sulfate ou le nitrate à la fin de la chaîne de transport d'électrons. Certains procaryotes comme les bactéries et les archées effectuent ce type de respiration anaérobie. L'acceptation d'électrons par le sulfate produit du sulfure d'hydrogène comme produit final. Dans les méthanogènes, l'accepteur d'électrons final est le dioxyde de carbone, qui produit du méthane comme produit final.

Différence entre la respiration aérobie et anaérobie

Oxygène

Respiration aérobie: La respiration aérobie se produit en présence d'oxygène.

Respiration anaérobie: La respiration anaérobie se produit en l'absence d'oxygène.

Type de plantes et d'animaux

Respiration aérobie: La respiration aérobie est présente chez toutes les plantes et tous les animaux supérieurs.

Respiration anaérobie: La respiration anaérobie se trouve généralement chez les micro-organismes, mais rarement chez les organismes supérieurs.

Occurrence

Respiration aérobie: La respiration aérobie ne se produit qu'à l'intérieur de la cellule.

Respiration anaérobie: La respiration anaérobie peut se produire n'importe où.

Localisation à l'intérieur de la cellule

Respiration aérobie: La respiration aérobie se produit dans le cytoplasme et les mitochondries.

Respiration anaérobie: La respiration anaérobie ne se produit que dans le cytoplasme.

Nature permanente/temporaire

Respiration aérobie: La respiration aérobie se produit en continu en présence d'oxygène gazeux.

Respiration anaérobie: La respiration anaérobie se produit en continu chez les micro-organismes. Mais chez les animaux supérieurs, il se produit en l'absence d'oxygène.

Pas

Respiration aérobie: La respiration aérobie se produit par la glycolyse, l'oxydation du pyruvate, le cycle du TCA, la chaîne de transport d'électrons et la synthèse d'ATP.

Respiration anaérobie: La respiration anaérobie se produit par la glycolyse et la décomposition incomplète du pyruvate.

Efficacité

Respiration aérobie: La respiration aérobie génère 36 ATP par molécule de glucose.

Respiration anaérobie: La respiration anaérobie génère 2 ATP par molécule de glucose.

Toxicité

Respiration aérobie: La respiration aérobie n'est pas toxique pour l'organisme.

Respiration anaérobie: La respiration aérobie est toxique pour les organismes supérieurs.

Produits finaux

Respiration aérobie: Les produits finaux de la respiration aérobie sont le dioxyde de carbone et l'eau.

Respiration anaérobie: Les produits finaux de la fermentation dans la levure sont l'éthanol et le dioxyde de carbone. Chez les animaux, le produit final est l'acide lactique. Les bactéries produisent du méthane et du sulfure d'hydrogène comme produits finaux.

Oxydation

Respiration aérobie: Le substrat est complètement oxydé en dioxyde de carbone et en eau pendant la respiration aérobie.

Respiration anaérobie: Le substrat est incomplètement oxydé pendant la respiration anaérobie.

Conclusion

La respiration cellulaire se produit dans deux voies connues sous le nom de respiration aérobie et de respiration anaérobie. La respiration aérobie se produit principalement chez les animaux supérieurs et les plantes. La respiration anaérobie se produit chez les micro-organismes comme les vers parasites, les levures et certaines bactéries. Les respirations aérobie et anaérobie utilisent le glucose comme substrat. La respiration aérobie se produit en présence d'oxygène, oxydant complètement le substrat, produisant des produits finaux inorganiques, du dioxyde de carbone et de l'eau. En revanche, la respiration anaérobie se produit en l'absence d'oxygène, oxydant incomplètement le substrat, produisant des produits finaux organiques comme l'éthanol. Étant donné que la respiration anaérobie oxyde incomplètement le substrat, le rendement en ATP est très faible par rapport à son rendement en respiration aérobie. La respiration aérobie produit 36 ​​ATP mais la respiration anaérobie ne produit que 2 ATP par molécule de glucose. C'est la différence entre la respiration aérobie et la respiration anaérobie.

Référence:1. Cooper, Geoffrey M. « Énergie métabolique ». La cellule: une approche moléculaire. 2e édition. Bibliothèque nationale de médecine des États-Unis, 1er janvier 1970. Web. 07 avril 2017.2. Jurtshuk, Peter et Jr. « Métabolisme bactérien ». Microbiologie médicale. 4e édition. Bibliothèque nationale de médecine des États-Unis, 1er janvier 1996. Web. 07 avril 2017.3. "Respiration aérobie et respiration anaérobie - Réussir mes examens: notes de révision d'examen faciles pour la biologie GSCE." Respiration aérobie et respiration anaérobie - Réussir mes examens: notes de révision d'examen faciles pour la biologie GSCE. N.p., s.d. La toile. 07 avril 2017.

Courtoisie d'image: 1. "Voies aérobies" de Boumphreyfr - Travail personnel (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia2. "2505 Respiration aérobie par rapport à anaérobie" par OpenStax College - Anatomy & Physiology, site Web Connexions. 19 juin 2013. (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia