Differenza tra la fermentazione e la respirazione anaerobica

Main Difference - Fermentation vs Anaerobic Respiration

Fermentazione e respirazione anaerobica sono due tipi di meccanismi di respirazione cellulare che vengono utilizzati per produrre ATP per il funzionamento della cellula. Sia la fermentazione che la respirazione anaerobica avvengono in assenza di ossigeno. Usano zuccheri esosi come substrato. Gli zuccheri esosi subiscono prima la glicolisi. Il differenza principale tra la fermentazione e la respirazione anaerobica è quello la fermentazione non subisce il ciclo dell'acido citrico (ciclo di Krebs) e la catena di trasporto degli elettroni mentre la respirazione anaerobica subisce il ciclo dell'acido citrico e la catena di trasporto degli elettroni.

Aree chiave coperte

1. Cos'è la fermentazione
      - Definizione, processo, applicazione
2. Cos'è la respirazione anaerobica
      - Definizione, processo
3. Quali sono le somiglianze tra la fermentazione e la respirazione anaerobica
      - Profilo delle caratteristiche comuni
4. Qual è la differenza tra la fermentazione e la respirazione anaerobica
      - Confronto tra le principali differenze

Termini chiave: Adenosina trifosfato (ATP), Respirazione anaerobica, Ciclo acido citrico, catena di trasporto degli elettroni, fermentazione con etanolo, fermentazione, glicemia, glicolisi, fermentazione con acido lattico

Cos'è la fermentazione

La fermentazione si riferisce a qualsiasi gruppo di reazioni chimiche indotte da microrganismi per convertire gli zuccheri in anidride carbonica ed etanolo. Gli zuccheri subiscono prima la glicolisi. Durante la glicolisi, il glucosio di zucchero esoso viene scomposto in due molecole di piruvato. Il piruvato è un composto a tre carbonio. La glicolisi utilizza due molecole di ATP mentre produce quattro molecole di ATP dall'energia rilasciata dal glucosio. Il piruvato viene ossidato in etanolo o acido lattico. In base al tipo di prodotto finale, la fermentazione viene classificata in due processi, rispettivamente come fermentazione con etanolo e fermentazione con acido lattico. Il lievito e alcune specie batteriche svolgono la fermentazione. La fermentazione con etanolo viene utilizzata per produrre birra, pane e vino. Di seguito è riportata l'equazione chimica netta per la fermentazione di etanolo.

C₆H₁₂O₆ (Glucosio) → 2 C₂H₅OH (etanolo) + 2 CO₂ (Diossido di carbonio)

Figura 1: fermentazione di etanolo

La fermentazione dell'acido lattico si verifica nei muscoli e nei tessuti degli animali quando i tessuti richiedono più energia. Nella produzione dello yogurt, la fermentazione dell'acido lattico viene utilizzata per produrre acido lattico dal lattosio. Di seguito è riportata la reazione chimica netta per la produzione di acido lattico dal glucosio.

C₆H₁₂O₆ (Glucosio) → 2 CH₃CHOHCOOH (acido lattico)

Cos'è la respirazione anaerobica

La respirazione anaerobica è un tipo di respirazione cellulare che si verifica in assenza di ossigeno. Si presenta allo stesso modo della respirazione aerobica. La respirazione anaerobica inizia con la glicolisi come il processo di fermentazione, ma non si ferma alla glicolisi come fa la fermentazione. Dopo la produzione dell'acetil coenzima A, la respirazione anaerobica continua il ciclo dell'acido citrico e la catena di trasporto degli elettroni.

Figura 2: batteri metanogeni

L'accettore di elettroni finale non è l'ossigeno molecolare come nella respirazione aerobica. Diversi tipi di organismi utilizzano diversi tipi di accettori di elettroni finali. Questi possono essere ioni solfato, ioni nitrato o anidride carbonica. I batteri metanogeni sono uno di questi tipi di organismi che usano l'anidride carbonica come accettatore finale di elettroni in assenza di ossigeno. Producono gas metano come sottoprodotto. Alcuni batteri metanogeni sono mostrati in figura 2. 

Somiglianze tra la fermentazione e la respirazione anaerobica

• Sia la fermentazione che la respirazione anaerobica avvengono in assenza di ossigeno per produrre energia.
• Il substrato respiratorio sia della fermentazione che della respirazione anaerobica sono gli zuccheri esosi.
• Sia la fermentazione che la respirazione anaerobica subiscono la glicolisi.
• I prodotti finali della fermentazione e della respirazione anaerobica sono anidride carbonica ed etanolo.
• L'acido piruvico e l'acetilcolina sono intermedi sia della fermentazione che della respirazione anaerobica.
• Sia la fermentazione che la respirazione anaerobica sono guidate dagli enzimi.
• La velocità della disgregazione dello zucchero dovuta alla fermentazione e alla respirazione anaerobica aumenta in presenza di fosfati inorganici.

Differenza tra la fermentazione e la respirazione anaerobica

Definizione

Fermentazione: La fermentazione si riferisce a qualsiasi gruppo di reazioni chimiche indotte da microrganismi per convertire gli zuccheri in anidride carbonica ed etanolo.

Respirazione anaerobica: La respirazione anaerobica si riferisce a un tipo di respirazione cellulare che si verifica in assenza di ossigeno.

Intracellulare / extracellulare

Fermentazione: La fermentazione è un processo extracellulare.

Respirazione anaerobica: La respirazione anaerobica è un processo intracellulare.

Ossigeno

Fermentazione: La fermentazione è indotta da basse concentrazioni di ossigeno.

Respirazione anaerobica: La respirazione anaerobica si verifica in assenza di ossigeno.

Dopo la glicolisi

Fermentazione: In fermentazione, la glicolisi non segue il ciclo dell'acido citrico e la catena di trasporto degli elettroni.   Respirazione anaerobica: Nella respirazione anaerobica, la glicolisi segue il ciclo dell'acido citrico e la catena di trasporto degli elettroni.

Produzione totale di ATP

Fermentazione: La produzione totale di ATP è di quattro in fermentazione.

Respirazione anaerobica: La produzione totale di ATP nella respirazione anaerobica è 38.

In vitro

Fermentazione: Gli enzimi estratti dalle cellule di fermentazione possono elaborare la reazione in un mezzo extracellulare.

Respirazione anaerobica: Gli enzimi estratti dalle cellule non possono elaborare la respirazione anaerobica in un mezzo extracellulare.

Conclusione

La fermentazione e la respirazione anaerobica sono due tipi di meccanismi respiratori che si verificano in assenza di ossigeno. Sia la fermentazione che la respirazione anaerobica avvengono attraverso la glicolisi. Durante la fermentazione, le molecole di piruvato vengono convertite in acido lattico o etanolo. Nella respirazione anaerobica vengono eseguiti anche il ciclo dell'acido citrico e la catena di trasporto degli elettroni. Ma l'accettatore di elettroni finale è una molecola inorganica come solfato, nitrato o anidride carbonica. La principale differenza tra la fermentazione e la respirazione anaerobica è il meccanismo di ciascun tipo di respirazione. 

Riferimento:

1. "Fermentazione". Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, inc., 27 giugno 2017, disponibile qui. Accesso 30 settembre 2017.
2. "Respirazione anaerobica." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 27 settembre 2017, disponibile qui. Accesso 30 settembre 2017.

Cortesia dell'immagine:

1. "Fermentation alcoolique" di Pancrat - Opera propria (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Filogenetic tree methanogen" di Crion - File: メ タ ン 菌 の 関係 .png (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia