Điều quan trọng đối với mọi sinh vật sống là tạo ra và sử dụng năng lượng để tồn tại. Năng lượng này có được bằng cách phá vỡ đường và sau đó tích trữ chúng trong ATP. Do đó, ATP đóng một vai trò quan trọng trong việc lưu trữ và chuyển giao năng lượng trong tế bào.
Có hai quá trình chính dẫn đến sự hình thành ATP. Chúng bao gồm hô hấp tế bào và lên men.
Hô hấp tế bào so với lên men
Sự khác biệt giữa quá trình hô hấp tế bào và quá trình lên men là trong quá trình hô hấp tế bào, glucose được oxy hóa hoàn toàn thành carbon dioxide và nước trong khi quá trình lên men chỉ oxy hóa một phần glucose trong khi tạo ra các phân tử hữu cơ nhỏ như chất thải. Điều này có nghĩa là quá trình hô hấp tế bào thải ra nhiều năng lượng hơn quá trình lên men.
Hô hấp tế bào là một quá trình tồn tại diễn ra bên trong tế bào của cơ thể sống. Thông qua hoạt động của nó, năng lượng hóa học có nguồn gốc từ các chất dinh dưỡng và phân tử oxy được chuyển đổi thành ATP. Cùng với việc sản xuất ATP, một lượng chất thải nhất định cũng được thải ra ngoài. Điều này cung cấp năng lượng cho tất cả các hoạt động tế bào diễn ra bên trong cơ thể.
Lên men là một quá trình khác mà ATP được tạo ra. Tuy nhiên, quá trình lên men không hiệu quả như trước vì nó không oxy hóa hoàn toàn glucose. Điều này có nghĩa là chỉ một ít ATP được tạo ra từ năng lượng hóa học cùng với một lượng lớn hơn các chất thải. Chất thải này bao gồm axit lactic và etanol.
Bảng so sánh giữa hô hấp tế bào và lên men
| Các thông số so sánh | Hô hấp tế bào | Lên men |
| Quá trình oxy hóa | Hô hấp tế bào oxy hóa hoàn toàn glucose để tạo ra ATP. | Quá trình lên men chỉ oxy hóa một phần glucose, dẫn đến việc tạo ra chất thải lớn hơn. |
| Tần suất xảy ra | Quá trình hô hấp tế bào xảy ra trong tế bào chất cũng như ti thể. | Quá trình lên men chỉ xảy ra trong tế bào chất. |
| Sản xuất | Thông qua hô hấp tế bào, khoảng 36 ATP được sản xuất. | Quá trình lên men chỉ tạo ra 2 ATP. |
| Nước uống | Kết quả của quá trình hô hấp tế bào, nước được tạo ra như một sản phẩm phụ cùng với ATP. | Không có nước được tạo ra trong quá trình lên men trong tế bào. |
| Các loại | Hô hấp tế bào gồm hai loại - Hô hấp hiếu khí và hô hấp kỵ khí. | Quá trình lên men có thể diễn ra theo hai cách - Lên men ethanol và lên men axit lactic. |
| Sinh vật | Hô hấp tế bào diễn ra ở sinh vật bậc cao. | Quá trình lên men diễn ra nhờ vi sinh vật như nấm men. |
Hô hấp tế bào là gì?
Hô hấp tế bào là quá trình mà qua đó glucose được oxy hóa để tạo thành năng lượng hóa học, sau đó được chuyển hóa thành ATP. Cùng với ATP, axit lactic và etanol được thải ra dưới dạng các sản phẩm phụ. Quá trình này diễn ra ở các sinh vật bậc cao như con người và các động vật khác. Quá trình này rất quan trọng đối với sự tồn tại vì nó cung cấp năng lượng cho hoạt động tế bào trong cơ thể, cho phép một cơ thể sống hoạt động.
Nói chung, tế bào động thực vật sử dụng các chất dinh dưỡng như đường, axit amin và axit béo trong quá trình hô hấp tế bào. Trong khi đó, oxy (O2) được sử dụng nhiều nhất làm chất oxy hóa dẫn đến việc phóng năng lượng hóa học. Năng lượng hóa học này sau đó được lưu trữ trong ATP, phân tử chính để lưu trữ và truyền năng lượng ở cấp độ tế bào. Năng lượng này có thể được sử dụng để thực hiện các quá trình khác như sinh tổng hợp, vận động và nhiều hơn nữa.
Hô hấp tế bào gồm hai loại - Hô hấp hiếu khí và Hô hấp kỵ khí. Hô hấp hiếu khí là quá trình oxy đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra ATP. Mặt khác, hô hấp kỵ khí không cần sử dụng oxy. Quá trình này diễn ra ở các sinh vật được tìm thấy ở những nơi bất thường hoặc hiếm gặp như hang động dưới nước hoặc gần các miệng phun thủy nhiệt.
Lên men là gì?
Lên men là một quá trình khác mà ATP được tạo ra trong cơ thể sống. Tuy nhiên, quá trình này chỉ diễn ra ở vi sinh vật như nấm men. Quá trình lên men oxy hóa glucose một phần để tạo thành ATP, dẫn đến sản sinh ra nhiều chất thải. Không giống như hô hấp tế bào, quá trình lên men diễn ra chậm và không hiệu quả vì mỗi lần chỉ tạo ra 2 ATP.
Quá trình lên men diễn ra khi trong tế bào bị thiếu oxy. Trong trường hợp như vậy, axit pyruvic không được chuyển hóa bằng hô hấp tế bào mà bằng quá trình lên men. Axit pyruvic chỉ còn lại trong tế bào chất, không giống như hô hấp tế bào, axit này cũng vận chuyển pyruvate đến ti thể. Trong tế bào chất, pyruvate được chuyển hóa thành các chất thải có thể thải ra khỏi tế bào hoặc không.
Có hai loại quá trình lên men diễn ra ở vi sinh vật. Chúng bao gồm lên men etanol và lên men axit lactic. Quá trình lên men oxy hóa NADH để chuyển nó thành NAD +, sau đó được tái sử dụng trong quá trình đường phân. Khi các sản phẩm thải ra trong quá trình này trở thành etanol và cacbon đioxit, quá trình lên men etanol đã diễn ra. Tương tự, khi sản phẩm thải ra là axit lactic, chẳng hạn như trong trường hợp cơ xương, quá trình lên men axit lactic đã diễn ra.
Sự khác biệt chính giữa hô hấp tế bào và lên men
- Hô hấp tế bào oxy hóa hoàn toàn glucose để tạo ra ATP trong khi quá trình lên men chỉ oxy hóa một phần glucose.
- Hô hấp tế bào xảy ra trong tế bào chất cũng như ti thể trong khi quá trình lên men chỉ xảy ra trong tế bào chất.
- Hô hấp tế bào tạo ra khoảng 36 ATP trong khi quá trình lên men chỉ tạo ra 2 ATP.
- Hô hấp tế bào tạo ra nước như một sản phẩm phụ trong khi quá trình lên men không tạo ra nước.
- Hô hấp tế bào diễn ra ở sinh vật bậc cao trong khi quá trình lên men chỉ diễn ra ở vi sinh vật như nấm men.
- Oxy rất quan trọng trong quá trình hô hấp tế bào trong khi quá trình lên men không cần oxy.
Sự kết luận
Hô hấp tế bào và lên men là hai quá trình dẫn đến sự hình thành ATP trong cơ thể sống. Tuy nhiên, trong khi quá trình hô hấp tế bào diễn ra ở các sinh vật bậc cao, thì quá trình lên men chỉ diễn ra ở vi sinh vật. Đây có thể là một lời giải thích hữu ích cho việc tại sao hô hấp tế bào tạo ra ATP nhanh hơn và trên quy mô lớn hơn so với quá trình lên men.
Sự khác biệt chính giữa hai phương pháp này là quá trình hô hấp tế bào sẽ oxy hóa hoàn toàn glucose trong khi quá trình lên men chỉ oxy hóa một phần glucose. Do đó, loại và lượng chất thải được thải ra ngoài cũng khác nhau. Một điểm khác biệt chính giữa chúng là hô hấp tế bào diễn ra trong tế bào chất cũng như ti thể trong khi quá trình lên men chỉ diễn ra trong tế bào chất.
