好気呼吸と発酵: 違いと比較

生化学の重要なトピックの XNUMX つは「呼吸」です。これにより、体は栄養素をアデノシン三リン酸 (ATP) 分子に変換してエネルギーを取得します。

呼吸には、好気呼吸と発酵の XNUMX 種類があります。 呼吸のもう XNUMX つのタイプは嫌気性呼吸です。これは発酵に似ていますが、まったく異なります。

主要な取り組み

1. 好気呼吸は酸素を必要とし、大量のATPを生成しますが、発酵は酸素なしで起こり、限られた量のATPを生成します.
2. 好気呼吸の最終生成物は二酸化炭素と水ですが、発酵は生物に応じてエタノールや乳酸などのさまざまな最終生成物を生成します。
3. 好気呼吸は真核細胞のミトコンドリアで発生し、発酵は細胞質で発生します。

好気呼吸と発酵

好気呼吸 ATP を生成し、二酸化炭素と水を老廃物として放出します。 発酵は、グルコースを分解して ATP の形でエネルギーを放出する嫌気的プロセスです。 好気呼吸とは異なり、発酵は酸素を必要とせず、細胞の細胞質で起こります。

有酸素呼吸は、酸素の存在下で行われ、さまざまな身体機能のエネルギーとして使用されるアデノシン三リン酸 (ATP) 分子を生成します。

全部で 3 つの段階を経ます。 これらは、解糖、クレブス回路、さらに酸化的リン酸化を経ています。 それは細胞呼吸の一形態です。

一方、発酵の過程では、糖分子はより単純な化合物に分解され、生物学的プロセスを実行するための ATP 分子が生成されます。

酸素がない状態で起こります。 それには、ピルビン酸を分解する解糖とNADH再生の2つのステップがあります。

比較表

比較のパラメータ	好気呼吸
生物	動物や植物	主に酵母菌
酸素	酸素は、呼吸物質を分解するために使用されます。	酸素は使用していません。
最終製品	二酸化炭素と水。	エチルアルコールと二酸化炭素
呼吸物質。	完全酸化	完全に壊れていません。
水の形成	形成されています。	それは形成されません。
継続	それは無期限に発生します。	無期限に発生することはありません。
形成されるエネルギー	686 Kcal	39〜59 Kcal
ATP分子	36個のATP分子が生成されます。	2個のATP分子が生成されます。
ステップ	3つのステップがあります。	2つのステップがあります。

好気呼吸とは？

好気呼吸は酸素を使用して、呼吸物質を分解することによって ATP 分子の形でエネルギーを生成します。

動物、人間、植物、哺乳類などの複雑な生物で最も一般的です。細胞呼吸の一種です。

生成される主な最終生成物は二酸化炭素と水です。これは細胞のミトコンドリアマトリックスで発生します。

それは生物に不可欠な機能とプロセスを実行するのに十分なエネルギーを提供するため、非常に重要です.

好気呼吸にはさまざまな段階があります。 最初の段階は、細胞のサイトゾルで起こる解糖です。

解糖中、グルコースは 2 つの ATP 分子と 2 つの NADH 分子に分割されます。 次に、アセチル補酵素Aが形成されます。

クレブス回路 (クエン酸回路とも呼ばれます) は、次のステップで発生します。

好気呼吸の最終段階では、FADH と NADH からの電子の移動によって大量の ATP 分子が形成されます。 最終的に、約 36 の ATP 分子が形成されます。

ATP 分子は、ATP 合成酵素を使用して、ADP と無機リン酸から生成されます。

発酵とは？

発酵は、グルコースを分解して ATP 分子を得る嫌気的プロセスです。つまり、酸素がなくても発生する可能性があります。

ほとんどの場合、真核生物や原核生物など、さまざまな種類の微生物で発生します。 酵母菌や細菌で最も一般的に発生します。

人間にも発生する可能性がありますが、酸素供給が非常に限られており、激しい運動中など、エネルギー需要が高い場合に限られます.

人間では、酸素が不足すると筋肉細胞で発酵が起こります。 これらの細胞は、非常に頻繁に収縮すると、酸素を使い果たす可能性があります。

酸素がない場合、解糖系を通過して ATP 分子を生成します。 これらの筋肉細胞はグルコースを介してピルビン酸を作り、その後、筋肉細胞に存在する酵素がそれをピルビン酸に変換します.

発酵では、グルコースは解糖のプロセスを通じてピルビン酸に代謝されます (つまり、ピルビン酸に分解されます)。 このピルビン酸はアセトアルデヒドに変換されます。

その後、さらにエチルアルコールに変換されます。 2 ATP 分子は、発酵の過程で平均して生成されます。

好気呼吸と発酵の主な違い

1. 好気性呼吸は動物や植物で発生する傾向があり、これは多細胞生物や複雑な生物を意味します。 一方、発酵は主に酵母やバクテリアなどの微生物で行われます。
2. 好気性呼吸は酸素の助けを借りて起こり、酸素は呼吸物質をより単純な物質に分解するために使用されます. 発酵は、呼吸物質の分解に酸素を使用しません。
3. 好気呼吸のプロセスは最終生成物として二酸化炭素と水を生成しますが、発酵の最終生成物は少なくともXNUMXつの有機物質で構成され、無機物質が生成される場合と生成されない場合があります. エチルアルコールと二酸化炭素は、ここで最も一般的な最終製品です。
4. 呼吸物質は、発酵プロセス中に不完全に分解される好気呼吸で完全に酸化されます。
5. 好気呼吸中は水が生成されますが、発酵中は水は生成されません。
6. 好気性呼吸は無期限に継続できますが、発酵は無期限に継続できません。これは、エネルギーの利用可能性が低下し、有毒化合物が蓄積する可能性があるためです.
7. 好気呼吸により、グルコース 686 グラム モルあたり 39 Kcal のエネルギーが生成され、発酵により生成されるエネルギーは約 59 ～ XNUMX Kcal になります。
8. 約 36 の ATP 分子が好気呼吸中に生成されます。 一方、発酵中に生成される ATP 分子は 2 つだけです。
9. 好気呼吸には、クレブス回路、解糖、酸化的リン酸化の 3 つのステップがあります。 発酵には、解糖とピルビン酸の不完全な分解の 2 つのステップしかありません。

参考情報

1. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/jctb.5030320607
2. https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-food-022811-101255