Différence principale - Fermentation vs Respiration

La fermentation et la respiration sont deux types de processus cellulaires impliqués dans la décomposition du glucose dans la cellule. La fermentation et la respiration sont des processus cataboliques, générant de l'énergie sous forme d'ATP. Les différence principale entre la fermentation et la respiration est que lors de la fermentation, le NADH n'est pas utilisé dans la phosphorylation oxydative pour générer de l'ATP alors que, lors de la respiration, le NADH est utilisé dans la phosphorylation oxydative afin de générer trois ATP par NADH.

Cet article examine,

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

Qu'est-ce que la fermentation

La fermentation est la décomposition chimique de substrats organiques comme le glucose par des micro-organismes comme les bactéries et les levures, dégageant généralement de l'effervescence et de la chaleur. Il se produit dans des micro-organismes comme certaines bactéries, levures et vers parasites. La fermentation est localisée dans le cytoplasme des cellules de ces organismes. Le rendement net de la fermentation n'est que de 2 ATP. Le processus de fermentation se déroule en deux étapes: la glycolyse et l'oxydation partielle du pyruvate.

Il existe deux types de fermentation appelés fermentation éthanolique et fermentation lactique. Fermentation à l'éthanol se produit dans la levure en l'absence d'oxygène. Par conséquent, ils sont appelés anaérobies facultatifs. Fermentation lactique se produit dans les bactéries. En l'absence d'oxygène, les animaux produisent également de l'acide lactique principalement dans leurs muscles. L'acide lactique est toxique pour les tissus. La glycolyse est la même pour les deux fermentations. Au cours de la glycolyse, le glucose est décomposé en deux molécules de pyruvate, générant 2 ATP comme gain net. En dehors de cela, deux molécules de NADH sont formées en obtenant des électrons à partir du glycéraldéhyde-3-phosphate. Au cours de la fermentation à l'éthanol, le pyruvate est décarboxylé en acétaldéhyde en éliminant le dioxyde de carbone. L'acétaldéhyde est converti en éthanol en utilisant les atomes d'hydrogène du NADH. L'effervescence se produit en raison de la libération de dioxyde de carbone gazeux dans le milieu par les cellules du milieu. Lors de la fermentation lactique, le pyruvate est transformé en acide lactique, qui est ensuite oxydé en lactate. La réaction chimique globale pour la fermentation à l'éthanol et la fermentation à l'acide lactique est indiquée ci-dessous.

Fermentation à l'éthanol:

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 2ATP

Fermentation à l'acide lactique:

C₆H₁₂O₆ → 2C₃H₆O₃ + 2ATP

Figure 1: Fermentation de l'éthanol et de l'acide lactique

Qu'est-ce que la respiration

La respiration est l'ensemble des réactions chimiques impliquées dans la production d'énergie en oxydant complètement les aliments. Il libère du dioxyde de carbone et de l'eau comme sous-produits. La respiration est le processus le plus abondant et le plus efficace parmi les processus de production d'énergie. Il se produit chez les plantes et les animaux supérieurs qui utilisent des processus cellulaires complexes avec des consommations d'énergie élevées. Pendant la respiration, 36 ATP sont produits. L'ensemble du processus se déroule dans le cytoplasme et les mitochondries.

La respiration passe par trois étapes: la glycolyse, le cycle de l'acide citrique et la chaîne de transport d'électrons. Glycolyse se produit dans le cytoplasme de la cellule de la même manière qu'il se produit pendant la fermentation. Les deux molécules de pyruvate produites lors de la glycolyse sont transférées dans la matrice mitochondriale. Ils libèrent deux molécules de dioxyde de carbone, une de chacune et deviennent de l'acétyl-CoA lors de la décarboxylation oxydative. Cet acétyl-CoA entre dans le cycle de l'acide citrique, également connu sous le nom de cycle de Krebs. Pendant le le 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 pendant la phosphorylation oxydative, qui se produit dans la membrane mitochondriale interne. Au cours de la phosphorylation oxydative, les électrons du NADH et du FADH₂ sont transférés à travers une série de porteurs d'électrons appelés chaîne de transport d'électrons. Le rendement net des ATP est de trente-six dans la respiration. La réaction chimique globale est illustrée ci-dessous.

Respiration:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 36ATP

Figure 2: Respiration

Différence entre la fermentation et la respiration

Définition

Fermentation: La fermentation est la décomposition chimique d'un substrat organique comme le glucose par des micro-organismes comme des bactéries et des levures, dégageant généralement de l'effervescence et de la chaleur.

Respiration: La respiration est l'ensemble des réactions chimiques impliquées dans la production d'énergie en oxydant complètement les aliments. Il libère du dioxyde de carbone et de l'eau comme sous-produits.

Oxygène

Fermentation: L'oxygène n'est pas nécessaire pour la fermentation.

Respiration: L'oxygène est nécessaire à la respiration.

L'eau

Fermentation: Aucune eau n'est produite pendant la fermentation.

Respiration: L'eau est produite comme sous-produit pendant la respiration.

Occurrence

Fermentation: La fermentation se produit dans le cytoplasme.

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

Rendement net d'ATP

Fermentation: La fermentation ne génère que deux ATP par la décomposition d'une seule molécule de glucose.

Respiration: La respiration génère 36 ATP par la décomposition d'une seule molécule de glucose.

Oxydation du substrat

Fermentation: Le substrat, le glucose n'est pas complètement décomposé pendant la fermentation.

Respiration: Le substrat, le glucose est complètement décomposé lors de la respiration.

Les types

Fermentation: La fermentation éthanolique et la fermentation lactique sont les deux types de fermentations présentes dans les organismes.

Respiration: La respiration aérobie et anaérobie sont deux types de respiration présents dans les organismes.

Accepteur d'électrons final

Fermentation: L'accepteur final d'électrons en fermentation est une molécule organique, généralement l'acétaldéhyde dans la fermentation à l'éthanol et le pyruvate dans la fermentation lactique.

Respiration: L'accepteur final d'électrons est principalement l'oxygène.

Produits finaux

Fermentation: La fermentation éthanolique génère de l'éthanol et du dioxyde de carbone. La fermentation lactique génère de l'acide lactique comme produit final.

Respiration: La respiration génère des produits finaux inorganiques, du dioxyde de carbone et de l'eau.

NAD⁺ Régénération

Fermentation: Aucun ATP n'est produit pendant la régénération du NAD⁺ en fermentation.

Respiration: Trois ATP sont générés lors de la régénération du NAD⁺ dans la respiration.

La phosphorylation oxydative

Fermentation: Aucune phosphorylation oxydative ne se produit pendant la fermentation.

Respiration: Dans la respiration, les ATP sont générés à partir du NADH et du FADH2 par phosphorylation oxydative.

Type d'organisme

Fermentation: La fermentation se trouve généralement dans les micro-organismes comme la levure.

Respiration: La respiration se trouve dans les organismes supérieurs.

Contribution

Fermentation: La fermentation contribue moins à la production d'énergie pour les processus cellulaires sur terre.

Respiration: La respiration a la contribution la plus élevée dans la production d'énergie pour les processus cellulaires sur terre.

Conclusion

La fermentation et la respiration sont deux processus impliqués dans le catabolisme des substrats organiques qui servent de nourriture lors de la production d'énergie requise par les processus cellulaires. Au cours de la fermentation et de la respiration, l'énergie potentielle stockée dans les molécules organiques est convertie en énergie chimique cinétique sous forme d'ATP. Les deux processus commencent par la glycolyse, résultant en deux molécules de pyruvate. La glycolyse se produit dans le cytoplasme de toutes les cellules sur terre. L'oxygène n'est pas impliqué dans la glycolyse. Mais en présence d'oxygène, le pyruvate dans le cytoplasme entre dans la matrice mitochondriale pour subir le cycle de l'acide citrique, qui oxyde complètement le pyruvate. Cette oxydation complète ne se produit que dans la respiration. NADH et FADH₂ sont également produits par le cycle de l'acide citrique. Ils sont réduits par phosphorylation oxydative dans la membrane interne des mitochondries. En revanche, la fermentation se produit en l'absence d'oxygène, oxydant incomplètement le pyruvate en éthanol ou en lactate. Lors de la fermentation à l'éthanol, le pyruvate est transformé en acétaldéhyde, qui est ensuite transformé en éthanol. Le NADH produit lors de la glycolyse de fermentation, cède ses électrons à l'acétaldéhyde lors de sa régénération. Par conséquent, la principale différence entre la fermentation et la respiration est la capacité à produire de l'ATP pendant le processus de régénération du NAD.⁺.

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.

Courtoisie d'image: 1. « Milchsäuregärung hétérofermentaire » par Yikrazuul - Travail personnel (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia 2. "Par Darekk2 - Travail personnel (CC BY-SA 3.0) via Wikimedia Commons