Fermentasi dan Respirasi Anaerob

Tanpa adanya oksigen, mikroba menghemat energi melalui fermentasi, yang menyeimbangkan redoks secara internal, atau melalui respirasi anaerob, yang menggunakan akseptor elektron terminal alternatif.

Definition

Fermentasi adalah katabolisme anaerobik yang seimbang secara elektron yang menghemat energi melalui fosforilasi tingkat substrat tanpa akseptor elektron eksternal, sedangkan respirasi anaerob menghemat energi melalui transpor elektron ke akseptor selain oksigen.

Scope

Topik ini mencakup prinsip-prinsip fermentasi dan jalur utamanya, termasuk fermentasi asam laktat, alkoholik, dan asam campuran; keragaman respirasi anaerob menggunakan akseptor seperti nitrat, sulfat, besi feri, dan karbon dioksida; serta signifikansi ekologis dan terapan dari metabolisme anaerob. Ini membandingkan energetika strategi-strategi ini dengan respirasi aerob.

Core questions

• Bagaimana sel menghemat energi ketika oksigen tidak tersedia?
• Produk apa yang menjadi ciri jalur fermentasi utama?
• Akseptor elektron alternatif mana yang mendukung respirasi anaerob?
• Mengapa strategi anaerob umumnya menghasilkan lebih sedikit energi daripada respirasi aerob?

Key concepts

• Fermentasi dan keseimbangan redoks internal
• Fermentasi laktat, alkoholik, dan asam campuran
• Akseptor elektron alternatif
• Respirasi nitrat, sulfat, dan karbonat
• Hasil energi metabolisme anaerob versus aerob

Mechanisms

Dalam fermentasi, substrat dioksidasi sebagian dan elektronnya diteruskan ke zat antara organik, meregenerasi pembawa elektron dan menghasilkan ATP melalui fosforilasi tingkat substrat; hasilnya adalah produk fermentasi yang khas. Dalam respirasi anaerob, elektron mengalir melalui rantai transpor ke akseptor anorganik atau organik selain oksigen, menghasilkan gaya gerak proton; karena akseptor ini memiliki potensial reduksi yang lebih rendah daripada oksigen, energi yang dihemat umumnya lebih sedikit.

Clinical relevance

Metabolisme anaerob adalah inti dari banyak proses industri dan lingkungan, termasuk produksi makanan fermentasi, minuman, dan biofuel, fungsi habitat anaerob seperti sedimen dan usus, serta siklus global nitrogen dan sulfur melalui reduksi respirasi.

History

Studi Louis Pasteur pada abad kesembilan belas menetapkan fermentasi sebagai proses biologis yang dilakukan oleh mikroba hidup tanpa adanya udara, dan pekerjaan selanjutnya mengkarakterisasi banyak bentuk respirasi anaerob yang memanfaatkan akseptor elektron alternatif di lingkungan anoksik.

Key figures

• Louis Pasteur
• Sergei Winogradsky

Seminal works

• madigan2018
• willey2020

Frequently asked questions

Apa perbedaan fermentasi dengan respirasi anaerob?

Keduanya terjadi tanpa oksigen, tetapi fermentasi menyeimbangkan elektron secara internal menggunakan molekul organik sebagai akseptor akhir dan membuat ATP melalui fosforilasi tingkat substrat, sedangkan respirasi anaerob meneruskan elektron melalui rantai transpor ke akseptor eksternal seperti nitrat atau sulfat, menghasilkan gaya gerak proton.