Différence entre fermentation et respiration

Différence principale - Fermentation vs Respiration

La fermentation et la respiration sont deux types de processus cellulaires impliqués dans la décomposition du glucose dans la cellule. La fermentation et la respiration sont des processus cataboliques, générant de l'énergie sous forme d'ATP. le différence principale entre la fermentation et la respiration est que pendant la fermentation, le NADH n'est pas utilisé dans la phosphorylation oxydative pour générer de l'ATP, tandis que pendant la respiration, le NADH est utilisé dans la phosphorylation oxydative afin de générer trois ATP par NADH..

Cet article se penche sur, 

1. Qu'est-ce que la fermentation?
      - Caractéristiques, processus
2. Quelle est la respiration
      - Caractéristiques, processus
3. Quelle est la différence entre la fermentation et la respiration

Qu'est-ce que la fermentation?

La fermentation est la décomposition chimique de substrats organiques tels que le glucose par des microorganismes tels que des bactéries et des levures, produisant typiquement une effervescence et une chaleur. Il se produit dans des microorganismes tels que certaines bactéries, levures et vers parasites. La fermentation est localisée dans le cytoplasme des cellules de ces organismes. Le rendement net de la fermentation est seulement 2 ATP. Le processus de fermentation se déroule en deux étapes: glycolyse et oxydation partielle du pyruvate.

Il existe deux types de fermentation connus sous le nom de fermentation à l'éthanol et à la fermentation à l'acide lactique.. Fermentation à l'éthanol se produit dans la levure en l'absence d'oxygène. Par conséquent, ils sont appelés anaérobies facultatifs. Fermentation lactique se produit dans les bactéries. En l'absence d'oxygène, les animaux produisent également de l'acide lactique principalement dans leurs muscles. L'acide lactique est toxique pour les tissus. La glycolyse est la même pour les deux fermentations. Au cours de la glycolyse, le glucose est décomposé en deux molécules de pyruvate, générant 2 ATP comme gain net. En dehors de cela, deux molécules de NADH sont formées en obtenant des électrons à partir de glycéraldéhyde-3-phosphate. Au cours de la fermentation éthanolique, le pyruvate est décarboxylé en acétaldéhyde en éliminant le dioxyde de carbone. L'acétaldéhyde est converti en éthanol en utilisant les atomes d'hydrogène du NADH. L'effervescence est due à la libération de dioxyde de carbone dans le milieu par les cellules du milieu. Pendant la fermentation de l'acide lactique, le pyruvate est converti en acide lactique, qui est ensuite oxydé en lactate. La réaction chimique globale pour la fermentation à l'éthanol et la fermentation à l'acide lactique est donnée ci-dessous..

Fermentation Ethanol:

C₆H₁₂O₆  → 2C₂H₅OH + 2CO₂  + 2ATP

Fermentation de l'acide lactique:                                     

C₆H₁₂O₆  → 2C₃H₆O₃  +  2ATP

Figure 1: Fermentation de l'éthanol et de l'acide lactique

Quelle est la respiration

La respiration est l'ensemble des réactions chimiques impliquées dans la production d'énergie en oxydant complètement les aliments. Il libère du dioxyde de carbone et de l'eau en tant que sous-produits. La respiration est le processus le plus abondant et le plus efficace parmi les processus de production d'énergie. Il survient chez les plantes et les animaux supérieurs qui utilisent des processus cellulaires complexes consommant beaucoup d'énergie. Pendant la respiration, 36 ATP sont produits. L'ensemble du processus se produit dans le cytoplasme et les mitochondries.

La respiration se déroule en trois étapes: glycolyse, cycle de l'acide citrique et chaîne de transport d'électrons. Glycolyse se produit dans le cytoplasme de la cellule de la même manière que pendant la fermentation. Les deux molécules de pyruvate produites lors de la glycolyse sont transférées dans la matrice mitochondriale. Ils libèrent deux molécules de dioxyde de carbone, une de chacune, et deviennent acétyl-CoA au cours de la décarboxylation oxydative. Cet acétyl-CoA entre dans le cycle de l'acide citrique, également appelé cycle de Krebs. Pendant le le cycle de l'acide citrique, une seule molécule de glucose est complètement oxydée en six molécules de dioxyde de carbone, générant 2 GTP, 6 NADH et 2 FADH₂. Ces NADH et FADH₂ sont combinés avec de l'oxygène, générant de l'ATP au cours de la phosphorylation oxydative, qui se produit dans la membrane mitochondriale interne. Au cours de la phosphorylation oxydative, les électrons dans NADH et FADH₂ sont transférés à travers une série de porteurs d'électrons appelés chaîne de transport d'électrons. Le rendement net en ATP est de trente-six en respiration. La réaction chimique globale est indiquée ci-dessous.   

Respiration:

C₆H₁₂O₆  +  6O₂  → 6CO₂  +  6h₂O + 36ATP

Figure 2: Respiration

Différence entre fermentation et respiration

Définition

Fermentation: La fermentation est la décomposition chimique d'un substrat organique tel que le glucose par des microorganismes tels que des bactéries et des levures, produisant typiquement une effervescence et de la chaleur..

Respiration: La respiration est l'ensemble des réactions chimiques impliquées dans la production d'énergie en oxydant complètement les aliments. Il libère du dioxyde de carbone et de l'eau en tant que sous-produits.

Oxygène

Fermentation: L'oxygène n'est pas requis pour la fermentation.

Respiration: L'oxygène est nécessaire pour la respiration.

Eau

Fermentation: Aucune eau n'est produite pendant la fermentation.

Respiration: L'eau est produite comme un sous-produit pendant la respiration.

Occurrence

Fermentation: La fermentation se produit dans le cytoplasme.

Respiration: La respiration se produit dans le cytoplasme et les mitochondries.

Rendement net de l'ATP

Fermentation: La fermentation ne génère que deux ATP par la décomposition d'une seule molécule de glucose.

Respiration: La respiration génère 36 ATP en décomposant une seule molécule de glucose.

Oxydation du substrat

Fermentation: Le substrat, le glucose n'est pas complètement décomposé pendant la fermentation.

Respiration: Le substrat, le glucose est complètement décomposé pendant la respiration.

Les types

Fermentation: La fermentation éthanolique et la fermentation lactique sont les deux types de fermentations rencontrées dans les organismes..

Respiration:  La respiration aérobie et anaérobie sont deux types de respiration rencontrés dans les organismes..

Accepteur d'électrons final

Fermentation: L’accepteur final d’électrons en fermentation est une molécule organique, généralement l’acétaldéhyde en fermentation éthanolique et le pyruvate en fermentation lactique.

Respiration: L'accepteur final d'électrons est principalement de l'oxygène.

Produits finaux

Fermentation: La fermentation à l'éthanol génère de l'éthanol et du dioxyde de carbone. La fermentation de l'acide lactique génère de l'acide lactique comme produit final.

Respiration: La respiration génère des produits finaux inorganiques, du dioxyde de carbone et de l'eau.

NAD⁺ Régénération

Fermentation: Aucun ATP n'est produit lors de la régénération de NAD⁺ en fermentation.

Respiration: Trois ATP sont générés lors de la régénération de NAD⁺ dans la respiration.

La phosphorylation oxydative

Fermentation: Aucune phosphorylation oxydative ne se produit pendant la fermentation.

Respiration: Dans la respiration, les ATP sont générés à partir de NADH et de FADH2 par phosphorylation oxydative.

Type d'organisme

Fermentation: La fermentation se trouve généralement dans des microorganismes comme la levure.

Respiration: La respiration se trouve dans les organismes supérieurs.

Contribution

Fermentation: La fermentation contribue moins à la production d'énergie pour les processus cellulaires sur Terre.

Respiration: La respiration contribue le plus à la production d'énergie pour les processus cellulaires sur Terre.

Conclusion

La fermentation et la respiration sont deux processus intervenant dans le catabolisme des substrats organiques utilisés comme aliments lors de la production d'énergie requise par les processus cellulaires. Au cours de la fermentation et de la respiration, l’énergie potentielle stockée dans les molécules organiques est convertie en énergie chimique cinétique sous forme d’ATP. Les deux processus commencent par la glycolyse, conduisant à deux molécules de pyruvate. La glycolyse se produit dans le cytoplasme de toutes les cellules de la Terre. L'oxygène n'est pas impliqué dans la glycolyse. Mais en présence d'oxygène, le pyruvate du cytoplasme pénètre dans la matrice mitochondriale afin de subir le cycle de l'acide citrique, qui l'oxyde complètement. Cette oxydation complète ne se produit que dans la respiration. NADH et FADH₂ sont également produites par le cycle de l'acide citrique. Ils sont réduits par la phosphorylation oxydative dans la membrane interne des mitochondries. Au contraire, la fermentation a lieu en l'absence d'oxygène, oxydant incomplètement le pyruvate en éthanol ou en lactate. Au cours de la fermentation éthanolique, le pyruvate est converti en acétaldéhyde, qui est ensuite converti en éthanol. Le NADH, produit lors de la glycolyse de fermentation, donne ses électrons à l’acétaldéhyde lors de sa régénération. Par conséquent, la principale différence entre la fermentation et la respiration réside dans la capacité de produire de l'ATP au cours du processus de régénération du NAD.⁺.

Référence:
1. Cooper, Geoffrey M. «Metabolic Energy». La cellule: une approche moléculaire. 2ème édition. Bibliothèque nationale de médecine des États-Unis, 1er janvier 1970. Web. 07 avril 2017.
2. Jurtshuk, Peter et Jr. «Métabolisme bactérien». Microbiologie médicale. 4ème édition. Bibliothèque nationale de médecine des États-Unis, 1 er janvier 1996. Web. 07 avril 2017.

Courtoisie d'image:
1. “Heterofermentative Milchsäuregärung” de Yikrazuul - Travail personnel (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. “Par Darekk2 - Propre travail (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia