发酵与呼吸的区别

主要区别 - 发酵与呼吸

发酵和呼吸是两种类型的细胞过程，涉及细胞中葡萄糖的分解。发酵和呼吸都是分解代谢过程，以 ATP 的形式产生能量。这 主要区别 发酵和呼吸之间是 在发酵过程中，NADH 不用于氧化磷酸化以生成 ATP，而在呼吸过程中，NADH 用于氧化磷酸化以便每个 NADH 生成三个 ATP。

这篇文章看，

1.什么是发酵 – 特性、工艺 2.什么是呼吸 – 特性、工艺 3.发酵和呼吸有什么区别

什么是发酵

发酵是细菌和酵母等微生物对葡萄糖等有机底物的化学分解，通常会发出泡腾和热量。它发生在微生物中，如某些细菌、酵母和寄生蠕虫。发酵位于这些生物体细胞的细胞质中。发酵的净产量仅为 2 个 ATP。发酵过程分两步进行：丙酮酸的糖酵解和部分氧化。

有两种类型的发酵，称为乙醇发酵和乳酸发酵。 乙醇发酵 在缺氧条件下发生在酵母中。因此，它们被称为兼性厌氧菌。 乳酸发酵 发生在细菌中。在缺氧的情况下，动物也会主要在肌肉中产生乳酸。乳酸对组织有毒。两种发酵的糖酵解是相同的。在糖酵解过程中，葡萄糖被分解成两个丙酮酸分子，产生 2 个 ATP 作为净增益。除此之外，通过从 3-磷酸甘油醛获得电子形成两分子 NADH。在乙醇发酵过程中，丙酮酸通过除去二氧化碳而脱羧成乙醛。乙醛通过使用 NADH 的氢原子转化为乙醇。由于培养基中的细胞将二氧化碳气体释放到培养基中而发生泡腾。在乳酸发酵过程中，丙酮酸被转化为乳酸，然后被氧化成乳酸。下面给出乙醇发酵和乳酸发酵的总体化学反应。

乙醇发酵：

C₆H₁₂哦₆ → 2C₂H₅OH+2CO₂ + 2ATP

乳酸发酵：

C₆H₁₂哦₆ → 2C₃H₆哦₃ + 2ATP

图 1：乙醇和乳酸发酵

什么是呼吸

呼吸作用是通过完全氧化食物来产生能量的一系列化学反应。它会释放二氧化碳和水作为副产品。呼吸是能量生产过程中最丰富和最有效的过程。它发生在使用高能量消耗的复杂细胞过程的高等植物和动物中。在呼吸过程中，会产生 36 个 ATP。整个过程发生在细胞质和线粒体中。

呼吸通过三个步骤发生：糖酵解、柠檬酸循环和电子传递链。 糖酵解 发生在细胞的细胞质中，与发酵过程中发生的方式相同。糖酵解中产生的两个丙酮酸分子被转移到线粒体基质中。它们释放两个二氧化碳分子，每个分子一个，并在氧化脱羧过程中变成乙酰辅酶 A。这种乙酰辅酶 A 进入柠檬酸循环，也称为克雷布斯循环。在此期间 柠檬酸循环, 单个葡萄糖分子完全氧化成六个二氧化碳分子，产生 2 个 GTP、6 个 NADH 和 2 个 FADH₂.这些 NADH 和 FADH₂ 与氧气结合，在氧化磷酸化过程中产生 ATP，氧化磷酸化发生在线粒体内膜中。在氧化磷酸化过程中，NADH 和 FADH 中的电子₂ 通过一系列称为 电子传递链. ATP 的净产量在呼吸中是 36。整个化学反应如下所示。

呼吸：

C₆H₁₂哦₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6小时₂O+36ATP

图 2：呼吸

定义

发酵： 发酵是细菌和酵母等微生物对葡萄糖等有机底物的化学分解，通常会发出泡腾和热量。

呼吸： 呼吸作用是通过完全氧化食物来产生能量的一系列化学反应。它会释放二氧化碳和水作为副产品。

氧

发酵： 发酵不需要氧气。

呼吸： 呼吸需要氧气。

水

发酵： 发酵过程中不产生水。

呼吸： 水是呼吸过程中的副产品。

发生

发酵： 发酵发生在细胞质中。

呼吸： 呼吸作用发生在细胞质和线粒体中。

ATP 的净产量

发酵： 发酵通过分解单个葡萄糖分子仅产生两个 ATP。

呼吸： 呼吸作用通过分解单个葡萄糖分子产生 36 个 ATP。

基材氧化

发酵： 作为底物，葡萄糖在发酵过程中没有完全分解。

呼吸： 底物葡萄糖在呼吸过程中完全分解。

类型

发酵： 乙醇发酵和乳酸发酵是生物体中发现的两种发酵类型。

呼吸： 有氧呼吸和无氧呼吸是生物体中发现的两种呼吸。

最终电子受体

发酵： 发酵中的最终电子受体是有机分子，通常是乙醇发酵中的乙醛和乳酸发酵中的丙酮酸。

呼吸： 最终的电子受体主要是氧。

最终产品

发酵： 乙醇发酵产生乙醇和二氧化碳。乳酸发酵产生乳酸作为最终产物。

呼吸： 呼吸产生无机终产物、二氧化碳和水。

纳德⁺ 再生

发酵： NAD再生过程中不产生ATP⁺ 在发酵。

呼吸： NAD再生过程中产生三个ATP⁺ 在呼吸。

氧化磷酸化

发酵： 在发酵过程中不会发生氧化磷酸化。

呼吸： 在呼吸中，ATP 是通过氧化磷酸化从 NADH 和 FADH2 产生的。

生物体类型

发酵： 发酵通常存在于酵母等微生物中。

呼吸： 在高等生物中发现了呼吸作用。

贡献

发酵： 发酵对地球上细胞过程的能量生产贡献较小。

呼吸： 呼吸对地球上细胞过程的能量产生贡献最大。

结论

发酵和呼吸是涉及有机底物分解代谢的两个过程，有机底物在细胞过程所需的能量生产过程中用作食物。在发酵和呼吸过程中，储存在有机分子中的势能以ATP的形式转化为化学动能。这两个过程都从糖酵解开始，产生两个丙酮酸分子。糖酵解发生在地球上所有细胞的细胞质中。氧不参与糖酵解。但在有氧的情况下，细胞质中的丙酮酸进入线粒体基质，进行柠檬酸循环，将丙酮酸完全氧化。这种完全氧化只发生在呼吸作用中。 NADH 和 FADH₂ 也由柠檬酸循环产生。它们通过线粒体内膜中的氧化磷酸化而减少。相比之下，发酵发生在缺氧的情况下，丙酮酸不完全氧化成乙醇或乳酸。在乙醇发酵过程中，丙酮酸转化为乙醛，乙醛再转化为乙醇。发酵糖酵解中产生的 NADH，在再生时将其电子捐赠给乙醛。因此，发酵和呼吸的主要区别在于NAD再生过程中产生ATP的能力⁺.

参考资料： 1. Cooper, Geoffrey M. “代谢能”。细胞：分子方法。第 2 版。美国国家医学图书馆，1970 年 1 月 1 日。Web。 2017 年 4 月 7 日。2. Jurtshuk、Peter 和 Jr.“细菌代谢”。医学微生物学。第 4 版。美国国家医学图书馆，1996 年 1 月 1 日。Web。 2017 年 4 月 7 日。

图片提供：1. Yikrazuul 的“Heterofermentative Milchsäuregärung” - 通过 Commons Wikimedia 自己的作品（CC BY-SA 3.0） 2. “通过 Darekk2 - 通过 Commons Wikimedia 自己的作品（CC BY-SA 3.0）