Một chủ đề hóa sinh quan trọng là ‘hô hấp’, qua đó cơ thể bạn chuyển đổi chất dinh dưỡng thành các phân tử adenosine triphosphate (ATP) để lấy năng lượng.
Hai loại hô hấp khác nhau là hô hấp hiếu khí và lên men. Một loại hô hấp khác là hô hấp kỵ khí, tương tự như quá trình lên men nhưng vẫn khá khác biệt.
Chìa khóa chính
- Quá trình hô hấp hiếu khí cần oxy và tạo ra một lượng lớn ATP, trong khi quá trình lên men xảy ra mà không cần oxy và tạo ra một lượng ATP hạn chế.
- Các sản phẩm cuối cùng của quá trình hô hấp hiếu khí là carbon dioxide và nước, trong khi quá trình lên men tạo ra nhiều sản phẩm cuối cùng khác nhau, chẳng hạn như ethanol và axit lactic, tùy thuộc vào sinh vật.
- Hô hấp hiếu khí xảy ra trong ty thể của tế bào nhân chuẩn, trong khi quá trình lên men xảy ra trong tế bào chất.
Hô hấp hiếu khí vs Lên men
Hô hấp hiếu khí sản xuất ATP và giải phóng carbon dioxide và nước dưới dạng chất thải. Lên men là một quá trình kỵ khí liên quan đến sự phân hủy glucose để giải phóng năng lượng dưới dạng ATP. Không giống như hô hấp hiếu khí, quá trình lên men không cần oxy và xảy ra trong tế bào chất của tế bào.
Quá trình hô hấp hiếu khí diễn ra với sự có mặt của oxy và tạo ra các phân tử adenosine triphosphate (ATP) được sử dụng làm năng lượng cho các chức năng khác nhau của cơ thể.
Nó trải qua 3 giai đoạn trong tổng số. Đây là quá trình đường phân, chu trình Krebs và tiếp tục trải qua quá trình phosphoryl hóa oxy hóa. Đó là một hình thức hô hấp tế bào.
Mặt khác, trong quá trình lên men, các phân tử đường bị phân giải thành các hợp chất đơn giản hơn để tạo ra các phân tử ATP để thực hiện các quá trình sinh học.
Nó xảy ra trong trường hợp không có oxy. Nó có 2 bước, đó là tái tạo đường phân và NADH, phân hủy axit pyruvic.
Bảng so sánh
Hô hấp hiếu khí là gì?
Hô hấp hiếu khí sử dụng oxy để tạo ra năng lượng dưới dạng các phân tử ATP bằng cách phá vỡ vật liệu hô hấp.
Nó phổ biến nhất ở các sinh vật phức tạp như động vật, con người, thực vật, động vật có vú, v.v. Đây là một kiểu hô hấp tế bào.
Các sản phẩm cuối cùng chính được hình thành là carbon dioxide và nước. Nó diễn ra trong ty thể của tế bào ma trận.
Nó rất quan trọng vì nó cung cấp đủ năng lượng cho các sinh vật để thực hiện các chức năng và quá trình thiết yếu.
Có nhiều giai đoạn khác nhau của hô hấp hiếu khí. Giai đoạn đầu tiên là quá trình đường phân xảy ra trong bào tương của tế bào.
Trong quá trình đường phân, glucose được chia thành 2 phân tử ATP và 2 NADH. Sau đó, acetyl coenzym A được hình thành.
Chu trình Krebs (còn được gọi là chu trình axit citric) xảy ra trong bước tiếp theo.
Trong giai đoạn cuối của quá trình hô hấp hiếu khí, một lượng lớn phân tử ATP được hình thành thông qua việc chuyển điện tử từ FADH và NADH. Cuối cùng, khoảng 36 phân tử ATP được hình thành thông qua nó.
Các phân tử ATP được tạo ra từ ADP và photphat vô cơ với việc sử dụng ATP synthase.
Lên men là gì?
Lên men là một quá trình kỵ khí phân hủy glucose để thu được các phân tử ATP, có nghĩa là nó có thể xảy ra khi không có oxy.
Nó xảy ra ở các loại vi sinh vật khác nhau hầu hết thời gian, như sinh vật nhân chuẩn và sinh vật nhân sơ. Nó thường xảy ra nhất ở nấm men và vi khuẩn.
Nó cũng có thể xảy ra ở người, nhưng chỉ khi nguồn cung cấp oxy rất hạn chế và nhu cầu năng lượng cao, chẳng hạn như khi tập luyện cường độ cao.
Ở người, quá trình lên men diễn ra trong tế bào cơ khi thiếu oxy. Những tế bào này có thể sử dụng hết oxy nếu chúng co bóp rất thường xuyên.
Khi không có oxy, chúng trải qua quá trình đường phân để tạo ra các phân tử ATP. Những tế bào cơ này tạo ra axit pyruvic thông qua glucose, sau đó một loại enzyme có trong tế bào cơ sẽ chuyển hóa nó thành axit pyruvic.
Trong quá trình lên men, glucose được chuyển hóa (nghĩa là bị phân hủy thành) axit pyruvic thông qua quá trình đường phân. Axit pyruvic này được chuyển thành acetaldehyde.
Sau đó, nó được tiếp tục chuyển đổi thành rượu etylic. Trung bình 2 phân tử ATP được tạo ra trong quá trình lên men.
Sự khác biệt chính giữa hô hấp hiếu khí và lên men
- Hô hấp hiếu khí có xu hướng xảy ra ở động vật và thực vật, có nghĩa là ở các sinh vật đa bào và phức tạp. Mặt khác, quá trình lên men xảy ra ở các vi sinh vật như nấm men và vi khuẩn là chủ yếu.
- Hô hấp hiếu khí xảy ra với sự trợ giúp của oxy, sau đó oxy được sử dụng để phân hủy vật liệu hô hấp thành các chất đơn giản hơn. Quá trình lên men không sử dụng oxy trong quá trình phân hủy nguyên liệu hô hấp của nó.
- Quá trình hô hấp hiếu khí tạo ra carbon dioxide và nước như một sản phẩm cuối cùng, trong khi các sản phẩm cuối cùng của quá trình lên men bao gồm ít nhất một chất hữu cơ và các chất vô cơ có thể được tạo ra hoặc không. Rượu etylic và carbon dioxide là những sản phẩm cuối phổ biến nhất ở đây.
- Vật liệu hô hấp bị oxy hóa hoàn toàn trong hô hấp hiếu khí, nơi nó bị phá vỡ hoàn toàn trong quá trình lên men.
- Nước được hình thành trong quá trình hô hấp hiếu khí, trong khi nước không được hình thành trong quá trình lên men.
- Quá trình hô hấp hiếu khí có thể tiếp tục vô thời hạn, trong khi quá trình lên men không thể tiếp tục vô thời hạn vì nó có thể dẫn đến ít năng lượng hơn và tích tụ các hợp chất độc hại.
- Thông qua quá trình hô hấp hiếu khí, 686 Kcal năng lượng cho mỗi gam mol glucose được tạo ra, trong đó bằng quá trình lên men, năng lượng được tạo ra là khoảng 39 đến 59 Kcal.
- Khoảng 36 phân tử ATP được tạo ra trong quá trình hô hấp hiếu khí. Mặt khác, chỉ có 2 phân tử ATP được tạo ra trong quá trình lên men.
- Hô hấp hiếu khí gồm 3 giai đoạn: chu trình Krebs, đường phân và photphoryl oxy hóa. Quá trình lên men chỉ có 2 bước: đường phân và phân hủy không hoàn toàn axit pyruvic.
- https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/jctb.5030320607
- https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-food-022811-101255
