Tärkeä biokemian aihe on "hengitys", jonka kautta kehosi muuttaa ravintoaineet adenosiinitrifosfaattimolekyyleiksi (ATP) energian saamiseksi. Kaksi erilaista hengitystyyppiä ovat aerobinen hengitys ja käyminen. Toinen hengitystyyppi on anaerobinen hengitys, joka on hieman samanlainen kuin käyminen, mutta silti melko erilainen.
Aerobinen hengitys vs fermentaatio
Ero aerobisen hengityksen ja käymisen välillä on se, että aerobinen hengitys tapahtuu hapen läsnä ollessa, koska sitä tarvitaan sen hengitysmateriaalin hajoamisprosessiin, jossa käyminen ei vaadi hapen läsnäoloa hengitysmateriaalien hajottamiseksi. Näitä molempia käytetään energian saamiseksi, mutta niiden prosessit ovat erilaisia.
Aerobinen hengitys tapahtuu hapen läsnäollessa, jolloin syntyy adenosiinitrifosfaatti (ATP) -molekyylejä, joita käytetään energiana eri kehon toimintoihin. Se käy läpi yhteensä 3 vaihetta. Nämä ovat glykolyysi, Krebsin sykli ja edelleen oksidatiivinen fosforylaatio. Se on soluhengityksen muoto.
Toisaalta käymisprosessin aikana sokerimolekyylit hajoavat yksinkertaisemmiksi yhdisteiksi ATP-molekyylien tuottamiseksi biologisten prosessien suorittamiseksi. Se tapahtuu ilman happea. Siinä on 2 vaihetta, nimittäin glykolyysi ja NADH:n regeneraatio, joka on palorypälehapon hajoamisprosessi.
Aerobisen hengityksen ja käymisen vertailutaulukko
| Vertailuparametrit | Aerobinen hengitys | Käyminen |
| Organismit | Eläimet ja kasvit | Pääasiassa hiivaa ja bakteereja |
| Happi | Happea käytetään hajottamaan hengityselimiä. | Happea ei käytetä. |
| Lopputuotteet | Hiilidioksidi ja vesi. | Etyylialkoholi ja hiilidioksidi |
| Hengitysmateriaali. | Täysin hapettunut | Ei täysin rikki. |
| Veden muodostuminen | Se muodostuu. | Se ei yleensä muodostu. |
| Jatkoa | Sitä esiintyy loputtomasti. | Se ei voi tapahtua loputtomiin. |
| Muodostunut energia | 686 Kcal | 39-59 Kcal |
| ATP-molekyylejä | Tuotetaan 36 ATP-molekyyliä. | Tuotetaan 2 ATP-molekyyliä. |
| Askeleet | Siinä on 3 askelmaa. | Siinä on 2 askelmaa. |
Mitä on aerobinen hengitys?
Aerobinen hengitys käyttää happea energian tuottamiseen ATP-molekyylien muodossa hajottamalla hengitysmateriaalia. Se on yleisin monimutkaisissa organismeissa, kuten eläimissä, ihmisissä, kasveissa, nisäkkäissä jne. Se on eräänlainen soluhengitys.
Pääasialliset muodostuvat lopputuotteet ovat hiilidioksidi ja vesi. Se tapahtuu solun mitokondriomatriisissa. Se on erittäin tärkeä, koska se antaa organismeille riittävästi energiaa vastaavien olennaisten toimintojen ja prosessien suorittamiseen.
Aerobisella hengityksellä on eri vaiheita. Ensimmäinen vaihe on glykolyysi, joka tapahtuu solun sytosolissa. Glykolyysin aikana glukoosi jakautuu 2 ATP- ja 2 NADH-molekyyliin. Sitten muodostuu asetyylikoentsyymi A.
Seuraavassa vaiheessa tapahtuu Krebsin sykli (tunnetaan myös sitruunahapposyklinä). Aerobisen hengityksen viimeisessä vaiheessa muodostuu suuria määriä ATP-molekyylejä elektronien siirron kautta FADH:sta ja NADH:sta. Lopulta sen läpi muodostuu noin 36 ATP-molekyyliä.
ATP-molekyylejä valmistetaan ADP:stä ja epäorgaanisesta fosfaatista ATP-syntaasin avulla.
Mitä on fermentointi?
Fermentaatio on anaerobinen prosessi, jossa glukoosi hajotetaan ATP-molekyylien saamiseksi, mikä tarkoittaa, että se voi tapahtua ilman happea. Sitä esiintyy suurimman osan ajasta erilaisissa mikro-organismeissa, kuten eukaryooteissa ja prokaryooteissa. Sitä esiintyy yleisimmin hiivassa ja bakteereissa. Sitä voi esiintyä myös ihmisillä, mutta vain jos hapen saanti on hyvin rajallinen ja energian tarve on suuri esimerkiksi intensiivisen harjoittelun aikana.
Ihmisellä käyminen tapahtuu lihassoluissa hapen puutteen vuoksi. Nämä solut voivat kuluttaa happeaan, jos ne supistuvat hyvin usein. Hapen puuttuessa ne käyvät läpi glykolyysin tuottaen ATP-molekyylejä. Nämä lihassolut valmistavat glukoosin kautta palorypälehappoa, minkä jälkeen lihassoluissa oleva entsyymi muuttaa sen palorypälehapoksi.
Fermentaatiossa glukoosi metaboloituu (eli hajoaa) palorypälehapoksi glykolyysiprosessin kautta. Tämä pyruviinihappo muuttuu asetaldehydiksi. Sitten se muunnetaan edelleen etyylialkoholiksi. Käymisprosessissa tuotetaan keskimäärin 2 ATP-molekyyliä.
Tärkeimmät erot aerobisen hengityksen ja käymisen välillä
Johtopäätös
Aerobista hengitystä ja fermentaatiota käytetään molempien energian tuottamiseen organismeille eri tavoin. Aerobista hengitystä tapahtuu pääasiassa eläimillä ja kasveilla ja hapen läsnä ollessa, kun taas käyminen tapahtuu pääasiassa hiivassa ja bakteereissa ja hapen puuttuessa.
Molemmat prosessit ovat yhtä tärkeitä, koska molemmilla on hieman erilaiset toiminnot ja vaiheet, jotka ne käyvät läpi.
Viitteet
- https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/jctb.5030320607
- https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-food-022811-101255
