Principal diferença - fermentação vs respiração

A fermentação e a respiração são dois tipos de processos celulares, envolvidos na quebra da glicose na célula. Tanto a fermentação quanto a respiração são processos catabólicos, gerando energia na forma de ATP. o principal diferença entre a fermentação e a respiração é que durante a fermentação, o NADH não é utilizado na fosforilação oxidativa para gerar ATP enquanto, durante a respiração, o NADH é utilizado na fosforilação oxidativa para gerar três ATPs por NADH.

Este artigo analisa,

1. O que é fermentação - Características, Processo 2. O que é respiração - Características, Processo 3. Qual é a diferença entre fermentação e respiração

O que é fermentação

A fermentação é a decomposição química de substratos orgânicos como a glicose por microorganismos como bactérias e leveduras, normalmente emitindo efervescência e calor. Ocorre em microrganismos como algumas bactérias, leveduras e vermes parasitas. A fermentação está localizada no citoplasma das células desses organismos. O rendimento líquido da fermentação é de apenas 2 ATPs. O processo de fermentação ocorre em duas etapas: glicólise e oxidação parcial do piruvato.

Existem dois tipos de fermentação conhecidos como fermentação de etanol e fermentação de ácido lático. Fermentação de etanol ocorre na levedura na ausência de oxigênio. Portanto, eles são chamados de anaeróbios facultativos. Fermentação de ácido láctico ocorre em bactérias. Na ausência de oxigênio, os animais também produzem ácido láctico principalmente nos músculos. O ácido láctico é tóxico para os tecidos. A glicólise é a mesma para ambas as fermentações. Durante a glicólise, a glicose é quebrada em duas moléculas de piruvato, gerando 2 ATPs como ganho líquido. Além disso, duas moléculas de NADH são formadas pela obtenção de elétrons do gliceraldeído-3-fosfato. Durante a fermentação do etanol, o piruvato é descarboxilado em acetaldeído pela remoção do dióxido de carbono. O acetaldeído é convertido em etanol usando os átomos de hidrogênio do NADH. A efervescência ocorre devido à liberação de gás dióxido de carbono no meio pelas células do meio. Durante a fermentação do ácido láctico, o piruvato é convertido em ácido láctico, que é então oxidado em lactato. A reação química geral para a fermentação do etanol e a fermentação do ácido láctico são fornecidas abaixo.

Fermentação de etanol:

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 2ATP

Fermentação de ácido láctico:

C₆H₁₂O₆ → 2C₃H₆O₃ + 2ATP

Figura 1: Etanol e fermentação de ácido lático

O que é respiração

A respiração é o conjunto de reações químicas envolvidas na produção de energia pela oxidação completa dos alimentos. Ele libera dióxido de carbono e água como subprodutos. A respiração é o processo mais abundante e eficiente entre os processos de produção de energia. Ela ocorre em plantas superiores e animais que usam processos celulares complexos com alto consumo de energia. Durante a respiração, 36 ATPs são produzidos. Todo o processo ocorre no citoplasma e mitocôndrias.

A respiração ocorre em três etapas: glicólise, ciclo do ácido cítrico e cadeia de transporte de elétrons. Glicolise ocorre no citoplasma da célula da mesma forma que ocorre durante a fermentação. As duas moléculas de piruvato produzidas na glicólise são transferidas para a matriz mitocondrial. Eles liberam duas moléculas de dióxido de carbono, uma de cada, e tornam-se acetil-CoA durante a descarboxilação oxidativa. Este acetil-CoA entra no ciclo do ácido cítrico, também conhecido como ciclo de Krebs. Durante o ciclo do ácido cítrico, uma única molécula de glicose é completamente oxidada em seis moléculas de dióxido de carbono, gerando 2 GTPs, 6 NADH e 2 FADH₂. Estes NADH e FADH₂ são combinados com o oxigênio, gerando ATP durante a fosforilação oxidativa, que ocorre na membrana mitocondrial interna. Durante a fosforilação oxidativa, os elétrons em NADH e FADH₂ são transferidos através de uma série de portadores de elétrons chamados cadeia de transporte de elétrons. O rendimento líquido de ATPs é trinta e seis na respiração. A reação química geral é mostrada abaixo.

Respiração:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 36ATP

Figura 2: Respiração

Diferença entre fermentação e respiração

Definição

Fermentação: A fermentação é a decomposição química de um substrato orgânico como a glicose por microorganismos como bactérias e leveduras, normalmente emitindo efervescência e calor.

Respiração: A respiração é o conjunto de reações químicas envolvidas na produção de energia pela oxidação completa dos alimentos. Ele libera dióxido de carbono e água como subprodutos.

Oxigênio

Fermentação: O oxigênio não é necessário para a fermentação.

Respiração: O oxigênio é necessário para a respiração.

Água

Fermentação: Nenhuma água é produzida durante a fermentação.

Respiração: A água é produzida como um subproduto durante a respiração.

Ocorrência

Fermentação: A fermentação ocorre no citoplasma.

Respiração: A respiração ocorre no citoplasma e mitocôndrias.

Rendimento líquido de ATP

Fermentação: A fermentação gera apenas dois ATPs pela quebra de uma única molécula de glicose.

Respiração: A respiração gera 36 ATPs pela quebra de uma única molécula de glicose.

Oxidação de substrato

Fermentação: O substrato, a glicose, não é completamente decomposto durante a fermentação.

Respiração: O substrato, a glicose, é completamente decomposto durante a respiração.

Tipos

Fermentação: A fermentação do etanol e a fermentação do ácido lático são os dois tipos de fermentação encontrados nos organismos.

Respiração: A respiração aeróbica e anaeróbica são dois tipos de respiração encontrados nos organismos.

Aceitador Final de Elétrons

Fermentação: O aceitador final de elétrons na fermentação é uma molécula orgânica, geralmente acetaldeído na fermentação de etanol e piruvato na fermentação de ácido lático.

Respiração: O aceitador final de elétrons é principalmente o oxigênio.

Produtos finais

Fermentação: A fermentação do etanol gera etanol e dióxido de carbono. A fermentação do ácido láctico gera ácido láctico como produto final.

Respiração: A respiração gera produtos finais inorgânicos, dióxido de carbono e água.

NAD⁺ Regeneração

Fermentação: Nenhum ATP é produzido durante a regeneração de NAD⁺ na fermentação.

Respiração: Três ATPs são gerados durante a regeneração de NAD⁺ na respiração.

Fosforilação oxidativa

Fermentação: Nenhuma fosforilação oxidativa ocorre durante a fermentação.

Respiração: Na respiração, os ATPs são gerados a partir de NADH e FADH2 por meio da fosforilação oxidativa.

Tipo de Organismo

Fermentação: A fermentação é geralmente encontrada em microorganismos como o fermento.

Respiração: A respiração é encontrada em organismos superiores.

Contribuição

Fermentação: A fermentação tem uma contribuição menor na produção de energia para os processos celulares na terra.

Respiração: A respiração tem a maior contribuição na produção de energia para os processos celulares da Terra.

Conclusão

A fermentação e a respiração são dois processos envolvidos no catabolismo de substratos orgânicos que são utilizados como alimento durante a produção de energia exigida pelos processos celulares. Durante a fermentação e a respiração, a energia potencial armazenada nas moléculas orgânicas é convertida em energia química cinética na forma de ATP. Ambos os processos começam com glicólise, resultando em duas moléculas de piruvato. A glicólise ocorre no citoplasma de todas as células da Terra. O oxigênio não está envolvido na glicólise. Mas, na presença de oxigênio, o piruvato no citoplasma entra na matriz mitocondrial para sofrer o ciclo do ácido cítrico, que oxida completamente o piruvato. Essa oxidação completa ocorre apenas na respiração. NADH e FADH₂ também são produzidos pelo ciclo do ácido cítrico. Eles são reduzidos por fosforilação oxidativa na membrana interna da mitocôndria. Em contraste, a fermentação ocorre na ausência de oxigênio, oxidando incompletamente o piruvato em etanol ou lactato. Durante a fermentação do etanol, o piruvato é convertido em acetaldeído, que é então convertido em etanol. O NADH produzido na glicólise da fermentação, doa seus elétrons ao acetaldeído durante a regeneração. Portanto, a principal diferença entre fermentação e respiração é a capacidade de produzir ATP durante o processo de regeneração de NAD⁺.

Referência: 1. Cooper, Geoffrey M. “Metabolic Energy”. The Cell: A Molecular Approach. 2ª edição. Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA, 01 de janeiro de 1970. Web. 07 de abril de 2017. 2. Jurtshuk, Peter e Jr. “Bacterial Metabolism.” Microbiologia Médica. 4ª edição. Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA, 01 de janeiro de 1996. Web. 07 de abril de 2017.

Cortesia da imagem: 1. “Heterofermentative Milchsäuregärung” Por Yikrazuul - Trabalho próprio (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia 2. “Por Darekk2 - Trabalho próprio (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia