Een belangrijk biochemisch onderwerp is 'ademhaling', waardoor uw lichaam voedingsstoffen omzet in adenosinetrifosfaat (ATP) moleculen om energie te verkrijgen. De twee verschillende soorten ademhaling zijn aerobe ademhaling en fermentatie. Een ander type ademhaling is anaërobe ademhaling, die een beetje lijkt op fermentatie, maar toch heel anders is.
Aërobe ademhaling versus fermentatie
Het verschil tussen aërobe ademhaling en fermentatie is dat aërobe ademhaling plaatsvindt in aanwezigheid van zuurstof, omdat dit nodig is voor het afbraakproces van het ademhalingsmateriaal, waarbij fermentatie geen aanwezigheid van zuurstof vereist om het ademhalingsmateriaal af te breken. Beide worden gebruikt om energie te verkrijgen, maar hun processen zijn verschillend.
Aerobe ademhaling vindt plaats in aanwezigheid van zuurstof, genereert adenosinetrifosfaat (ATP) moleculen die worden gebruikt als energie voor verschillende lichaamsfuncties. Het doorloopt in totaal 3 fasen. Dit zijn de glycolyse, de Krebs-cyclus en verder gaan door oxidatieve fosforylering. Het is een vorm van cellulaire ademhaling.
Aan de andere kant worden suikermoleculen tijdens het fermentatieproces afgebroken tot eenvoudiger verbindingen om ATP-moleculen te produceren om biologische processen te dragen. Het gebeurt in afwezigheid van zuurstof. Het heeft 2 stappen, namelijk glycolyse en NADH-regeneratie, een proces waarbij pyrodruivenzuur wordt afgebroken.
Vergelijkingstabel tussen aërobe ademhaling en fermentatie
| Parameters van vergelijking: | Aërobe ademhaling | Fermentatie |
| organismen | Dieren en planten | Vooral gist en bacteriën |
| Zuurstof | Zuurstof wordt gebruikt om het ademhalingsmateriaal af te breken. | Zuurstof wordt niet gebruikt. |
| Eindproducten | Kooldioxide en water. | Ethylalcohol en kooldioxide |
| Ademhalingsmateriaal. | Volledig geoxideerd | Niet helemaal kapot. |
| Vorming van water | Het wordt gevormd. | Het wordt meestal niet gevormd. |
| Voortzetting | Het komt voor onbepaalde tijd voor. | Het kan niet oneindig voorkomen. |
| Energie gevormd | 686 Kcal | 39-59 Kcal |
| ATP-moleculen | Er worden 36 ATP-moleculen geproduceerd. | Er worden 2 ATP-moleculen geproduceerd. |
| Stappen | Het heeft 3 stappen. | Het heeft 2 stappen. |
Wat is aerobe ademhaling?
Aërobe ademhaling gebruikt zuurstof om energie te produceren in de vorm van ATP-moleculen door ademhalingsmateriaal af te breken. Het komt het meest voor in complexe organismen zoals dieren, mensen, planten, zoogdieren, enz. Het is een soort cellulaire ademhaling.
De belangrijkste gevormde eindproducten zijn koolstofdioxide en water. Het vindt plaats in de mitochondriale matrix van de cel. Het is erg belangrijk omdat het voldoende energie levert aan organismen om de essentiële functies en processen van dergelijke uit te voeren.
Er zijn verschillende stadia van aerobe ademhaling. De eerste fase is glycolyse die plaatsvindt in het cytosol van de cel. Tijdens de glycolyse wordt glucose verdeeld in 2 ATP- en 2 NADH-moleculen. Dan wordt acetyl co-enzym A gevormd.
In de volgende stap vindt de Krebs-cyclus (ook bekend als de citroenzuurcyclus) plaats. Tijdens de laatste fase van de aerobe ademhaling worden grote hoeveelheden ATP-moleculen gevormd door de overdracht van elektronen van FADH en NADH. Uiteindelijk worden er zo'n 36 ATP-moleculen door gevormd.
De ATP-moleculen worden geproduceerd uit ADP en anorganisch fosfaat met behulp van ATP-synthase.
Wat is fermentatie?
Fermentatie is een anaëroob proces waarbij glucose wordt afgebroken om ATP-moleculen te verkrijgen, wat betekent dat het kan plaatsvinden in afwezigheid van zuurstof. Het komt meestal voor in verschillende soorten micro-organismen, zoals eukaryoten en prokaryoten. Het komt het meest voor in gist en bacteriën. Het kan ook bij mensen voorkomen, maar alleen als de zuurstoftoevoer zeer beperkt is en er veel energie nodig is, bijvoorbeeld tijdens intensieve trainingen.
Bij mensen vindt fermentatie plaats in spiercellen als er zuurstofgebrek is. Deze cellen kunnen hun zuurstof verbruiken als ze heel vaak samentrekken. Bij afwezigheid van zuurstof gaan ze door glycolyse om ATP-moleculen te produceren. Deze spiercellen maken pyrodruivenzuur via glucose, waarna een in spiercellen aanwezig enzym dit omzet in pyrodruivenzuur.
Bij fermentatie wordt glucose gemetaboliseerd (d.w.z. afgebroken tot) pyrodruivenzuur door het proces van glycolyse. Dit pyrodruivenzuur wordt omgezet in aceetaldehyde. Daarna wordt het verder omgezet in ethylalcohol. 2 ATP-moleculen worden gemiddeld geproduceerd door het fermentatieproces.
Belangrijkste verschillen tussen aerobe ademhaling en fermentatie
Gevolgtrekking
Aërobe ademhaling en fermentatie worden beide gebruikt om organismen op verschillende manieren van energie te voorzien. Aërobe ademhaling vindt voornamelijk plaats bij dieren en planten en onder aanwezigheid van zuurstof, terwijl fermentatie voornamelijk plaatsvindt bij gist en bacteriën en bij afwezigheid van zuurstof.
Beide processen zijn even belangrijk omdat beide enigszins verschillende functies en stadia hebben die ze doorlopen.
Referenties
- https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/jctb.5030320607
- https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-food-022811-101255
