Ein wichtiges biochemisches Thema ist die „Atmung“, durch die Ihr Körper Nährstoffe in Adenosintriphosphat (ATP)-Moleküle umwandelt, um Energie zu gewinnen.
Die zwei verschiedenen Arten der Atmung sind die aerobe Atmung und die Fermentation. Eine andere Art der Atmung ist die anaerobe Atmung, die der Fermentation ähnelt, aber dennoch ganz anders ist.
Key Take Away
- Die aerobe Atmung benötigt Sauerstoff und erzeugt eine große Menge ATP, während die Fermentation ohne Sauerstoff stattfindet und eine begrenzte Menge ATP produziert.
- Die Endprodukte der aeroben Atmung sind Kohlendioxid und Wasser, während die Fermentation je nach Organismus verschiedene Endprodukte wie Ethanol und Milchsäure produziert.
- Die aerobe Atmung findet in den Mitochondrien eukaryotischer Zellen statt, während die Fermentation im Zytoplasma stattfindet.
Aerobe Atmung vs. Fermentation
Aerobe Atmung produziert ATP und setzt Kohlendioxid und Wasser als Abfallprodukte frei. Die Fermentation ist ein anaerober Prozess, bei dem Glukose abgebaut wird, um Energie in Form von ATP freizusetzen. Im Gegensatz zur aeroben Atmung benötigt die Fermentation keinen Sauerstoff und findet im Zytoplasma der Zelle statt.
Die aerobe Atmung findet in Gegenwart von Sauerstoff statt und erzeugt Adenosintriphosphat (ATP)-Moleküle, die als Energie für verschiedene Körperfunktionen verwendet werden.
Es durchläuft insgesamt 3 Phasen. Dies sind die Glykolyse, der Krebszyklus und die weitere oxidative Phosphorylierung. Es ist eine Form der Zellatmung.
Andererseits werden Zuckermoleküle während des Fermentationsprozesses in einfachere Verbindungen zerlegt, um ATP-Moleküle für die Durchführung biologischer Prozesse zu produzieren.
Es passiert in Abwesenheit von Sauerstoff. Es hat 2 Schritte, nämlich Glykolyse und NADH-Regeneration, die Brenztraubensäure abbauen.
Vergleichstabelle
| Vergleichsparameter | Aerobe Atmung | Fermentation |
|---|---|---|
| Organismen | Tiere und Pflanzen | Hefe und Bakterien hauptsächlich |
| Sauerstoff | Sauerstoff wird verwendet, um Atmungsmaterial abzubauen. | Sauerstoff wird nicht verwendet. |
| Endprodukte | Kohlendioxid und Wasser. | Ethylalkohol und Kohlendioxid |
| Atemmaterial. | Völlig oxidiert | Nicht ganz kaputt. |
| Bildung von Wasser | Es wird gebildet. | Es wird nicht gebildet. |
| Fortsetzung | Es tritt auf unbestimmte Zeit auf. | Es kann nicht auf unbestimmte Zeit auftreten. |
| Energie gebildet | 686 Kcal | 39-59 kcal |
| ATP-Moleküle | Es werden 36 ATP-Moleküle produziert. | Es werden 2 ATP-Moleküle produziert. |
| Shritte | Es hat 3 Stufen. | Es hat 2 Stufen. |
Was ist aerobe Atmung?
Die aerobe Atmung verwendet Sauerstoff, um Energie in Form von ATP-Molekülen zu erzeugen, indem Atemmaterial abgebaut wird.
Es ist am häufigsten in komplexen Organismen wie Tieren, Menschen, Pflanzen, Säugetieren usw. Es ist eine Art Zellatmung.
Als Hauptendprodukte entstehen Kohlendioxid und Wasser. Es findet in den Mitochondrien der Zelle statt Matrix.
Es ist sehr wichtig, da es den Organismen genügend Energie liefert, um wesentliche Funktionen und Prozesse auszuführen.
Es gibt verschiedene Stadien der aeroben Atmung. Die erste Stufe ist die im Zytosol der Zelle stattfindende Glykolyse.
Während der Glykolyse wird Glukose in 2 ATP- und 2 NADH-Moleküle aufgeteilt. Dann wird Acetyl-Coenzym A gebildet.
Im nächsten Schritt findet der Krebszyklus (auch Zitronensäurezyklus genannt) statt.
Während der letzten Phase der aeroben Atmung werden große Mengen an ATP-Molekülen durch die Übertragung von Elektronen aus FADH und NADH gebildet. Am Ende werden dadurch rund 36 ATP-Moleküle gebildet.
Die ATP-Moleküle werden aus ADP und anorganischem Phosphat unter Verwendung von ATP-Synthase hergestellt.
Was ist Fermentation?
Die Fermentation ist ein anaerober Prozess des Abbaus von Glukose, um ATP-Moleküle zu erhalten, was bedeutet, dass sie in Abwesenheit von Sauerstoff stattfinden kann.
Es kommt meistens in verschiedenen Arten von Mikroorganismen vor, wie Eukaryoten und Prokaryoten. Es kommt am häufigsten in Hefen und Bakterien vor.
Sie kann auch beim Menschen auftreten, allerdings nur bei sehr eingeschränkter Sauerstoffversorgung und hohem Energiebedarf, beispielsweise bei intensiven Trainingseinheiten.
Beim Menschen findet die Gärung in Muskelzellen bei Sauerstoffmangel statt. Diese Zellen können ihren Sauerstoff verbrauchen, wenn sie sich sehr häufig zusammenziehen.
In Abwesenheit von Sauerstoff durchlaufen sie die Glykolyse, um ATP-Moleküle zu produzieren. Diese Muskelzellen stellen Brenztraubensäure durch Glukose her, wonach ein in den Muskelzellen vorhandenes Enzym sie in Brenztraubensäure umwandelt.
Bei der Fermentation wird Glucose durch den Prozess der Glykolyse metabolisiert (dh in Brenztraubensäure zerlegt). Diese Brenztraubensäure wird in Acetaldehyd umgewandelt.
Dann wird es weiter in Ethylalkohol umgewandelt. 2 ATP-Moleküle werden im Durchschnitt durch den Fermentationsprozess produziert.
Hauptunterschiede zwischen aerober Atmung und Fermentation
- Aerobe Atmung tritt eher bei Tieren und Pflanzen auf, also bei vielzelligen und komplexen Organismen. Andererseits findet Fermentation hauptsächlich in Mikroorganismen wie Hefen und Bakterien statt.
- Die aerobe Atmung erfolgt mit Hilfe von Sauerstoff, der dann verwendet wird, um das Atemmaterial in einfachere Substanzen zu zerlegen. Die Fermentation verwendet keinen Sauerstoff beim Abbau ihres Atmungsmaterials.
- Der Prozess der aeroben Atmung erzeugt Kohlendioxid und Wasser als Endprodukt, während die Endprodukte der Fermentation aus mindestens einer organischen Substanz bestehen und anorganische Substanzen produziert werden können oder nicht. Ethylalkohol und Kohlendioxid sind hier die häufigsten Endprodukte.
- Das Atmungsmaterial wird bei der aeroben Atmung vollständig oxidiert, wobei es während des Fermentationsprozesses unvollständig aufgeschlossen wird.
- Wasser wird während der aeroben Atmung gebildet, während Wasser nicht während der Fermentation gebildet wird.
- Die aerobe Atmung kann unbegrenzt fortgesetzt werden, während die Fermentation nicht unbegrenzt fortgesetzt werden kann, da dies zu einer geringeren Verfügbarkeit von Energie und einer Ansammlung giftiger Verbindungen führen kann.
- Durch aerobe Atmung, 686 Kcal Energie pro Grammmol Glukose erzeugt wird, wobei durch Fermentation die erzeugte Energie etwa 39 bis 59 Kcal beträgt.
- Während der aeroben Atmung werden etwa 36 ATP-Moleküle produziert. Andererseits werden während der Fermentation nur 2 ATP-Moleküle produziert.
- Die aerobe Atmung besteht aus 3 Schritten: Krebszyklus, Glykolyse und oxidative Phosphorylierung. Die Fermentation hat nur 2 Schritte: Glykolyse und einen unvollständigen Abbau von Brenztraubensäure.
- https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/jctb.5030320607
- https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-food-022811-101255
Letzte Aktualisierung: 11. Juni 2023
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Piyush Yadav hat die letzten 25 Jahre als Physiker in der örtlichen Gemeinde gearbeitet. Er ist ein Physiker, der sich leidenschaftlich dafür einsetzt, die Wissenschaft für unsere Leser zugänglicher zu machen. Er hat einen BSc in Naturwissenschaften und ein Postgraduiertendiplom in Umweltwissenschaften. Sie können mehr über ihn auf seinem lesen Bio-Seite.
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