Dựa vào sơ đồ trên hình 12.2, hãy so sánh hiệu quả năng lượng của quá trình hô hấp hiếu khí và lên men.
Phương pháp giải - Xem chi tiết
So sánh lượng ATP tạo ra từ lên men và hô hấp hiếu khí.
- Hiệu quả năng lượng của quá trình hô hâp hiếu khí khi phân giải 1 phân tử glucôzơ là 38 ATP.
- Hiệu quả năng lượng của quá trình lên men khi phân giải 1 phân tử glucôzơ là 2 ATP.
Vậy hô hấp hiếu khí hiệu quả hơn lên men 38/2 = 19 lần.
[*] Giống nhau: - Đều sử dụng nguyên liệu đường đơn để phân giải sinh năng lượng cung cấp cho hoạt động sống. - Đều có chung giai đoạn đường phân. [*] Khác nhau: + Hô hấp hiếu khí: - Diễn ra trong điều kiện có mặt 02. - Nơi xảy ra: tế bào chất, cơ chất ty thể, màng trong ty thể - Chất hữu cơ bị phân giải hoàn toàn. - Chất nhận điện tử: [O] - oxi phân tử. - Sản phẩm cuối cùng: H20, C02, ATP - Hiệu suất tạo năng lượng lớn. - Thường là sinh vật nhân thực, có cơ quan ty thể hoàn chỉnh. + Hô hấp kị khí: - Diễn ra trong điều kiện thiếu 02. - Nơi xảy ra: tế bào chất, màng sinh chất [ở vi khuẩn] - Chất nhận điện tử: NO3-, SO4 2-, CO2, ... - Tạo ra các sản phẩm trung gian: muối vô cơ, ... - Hiệu suất tạo năng lượng thấp. - Thường là các sinh vật nhân sơ, sống trong điều kiện yếm khí như: vi khuẩn hô hấp sunphat, ... + Lên men: - Diễn ra trong điều kiện thiếu 02. - Chất nhận điện tử: chất hữu cơ trung gian - Tạo ra các sản phẩm trung gian: Etylic, axit lactic, ... - Hiệu suất tạo năng lượng thấp.
- Thường là các vi sinh vật phân giải: nấm men, vi khuẩn lactic, ...
Chú ý: Tham khảo thêm các bài bên dưới! Thấy hay thì like và chia sẻ ngay nhé.
Giống nhau giữa hô hấp và lên men là đều là sự phân giải chất hữu cơ. Trong môi trường có ôxi phân tử, một số vi sinh vật tiến hành hô hấp hiếu khí. Khi môi trường không có ôxi phân tử, vi sinh vật tiến hành lên men hoặc hô hấp kị khí.
Trắc nghiệm: Giống nhau giữa hô hấp và lên men là?
A. Đều là sự phân giải chất hữu cơ
B. Đều xảy ra trong môi trường có nhiều ôxi
C. Đều xảy ra trong môi trường có ít ôxi
D. Đều xảy ra trong môi trường không có ôxi
Trả lời
Đáp án đúng: A. Đều là sự phân giải chất hữu cơ
Giống nhau giữa hô hấp, và lên men là đều là sự phân giải chất hữu cơ.
Giải thích của giáo viên Top lời giải vì sao chọn đáp án A
Trong môi trường có ôxi phân tử, một số vi sinh vật tiến hành hô hấp hiếu khí. Khi môi trường không có ôxi phân tử, vi sinh vật tiến hành lên men hoặc hô hấp kị khí.
Kiến thức vận dụng để trả lời câu hỏi
1. Hô hấp
Hô hấp là một hình thức hóa dị dưỡng các hợp chất cacbohiđrat.
a] Hô hấp hiếu khí
- Hô hấp hiếu khí là quá trình ôxi hóa các phân tử hữu cơ, mà chất nhận electron cuối cùng là ôxi phân tử ở vi sinh vật nhân thực, chuỗi chuyền êlectron ở màng trong ti thể, còn ở vi sinh vật nhân sơ diễn ra ngay trên màng sinh chất.
-Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân giải đường làCO2vàH2O.
-Ở vi khuẩn, khi phân giải một phân tử glucôzơ tế bào tích lũy được 38 ATP, tức là chiếm 40% năng lượng của phân tử glucôzơ.
-Có một số vi sinh vật hiếu khí, khi môi trường thiếu một số nguyên tố vi lượng làm rối loạn trao đổi chất ờ giai đoạn kế tiếp với chu trình Crep. Như vậy, loại vi sinh vật này thực hiện hô hấp không hoàn toàn.
b] Hô hấp kị khí
Hô hấp kị khí là quá trình phân giải cacbohiđrat để thu năng lượng cho tế bào, chất nhận êlectron cuối cùng của chuỗi chuyền electron là một phân tử vô cơ không phải là ôxi phân tử. Ví dụ chất nhận electron cuối cùng là NO3-trong hô hấp nitrat, là SO42-trong hô hấp sunphat.
2. Lên men
Lên menlà quá trình nuôi cấy vi sinh vật để tạo ra sinh khối [tăng sinh] hoặc thúc đẩy vi sinh vật tạo ra sản phẩm trao đổi chất [các hợp chất sinh hóa], như chuyển đổi đường thành sản phẩm như: axit, khí hoặc rượu...của nấm men hoặc vi khuẩn, hoặc trong trường hợp lên menaxit lactictrong tế bào cơ ở điều kiện thiếu khí oxy. Lên men cũng được sử dụng rộng rãi hơn trong sự tăng sinh khối của vi sinh vật trên môi trường sinh trưởng, sự tích lũy các sản phẩm trao đổi chất hữu ích cho con người trong quá trình nuôi cấyvi sinh vật. Nhà sinh vật học người PhápLouis Pasteurđược ghi nhớ như là người hiểu rõ sự lên men và nguyên nhân vi sinh vật của nó. Khoa học của sự lên men được biết như "zymology"
Quá trình lên mentrong cơ thểdiễn ra trong điều kiện thiếu oxy [khi chuỗi vận chuyển electron không thể diễn ra] và trở thành phương tiện chủ yếu của tế bào để sản xuấtATP[năng lượng]. Nó chuyển NADH và pyruvate được sản sinh trong bước thủy phânGlucosethànhNAD+và những phân tử nhỏ hơn[xem ví dụ bên dưới]. Khi có mặt của O2, NADH và pyruvate được dùng cho hô hấp; đó là sự oxy hóa phosphoryl hóa, nó sinh ra nhiều ATP hơn, vì lý do đó, các tế bào thường tránh quá trình lên men nếu có sự hiện diện của oxy. Ngoại lệ bao gồm VSV kỵ khí bắt buộc, nó không chịu được oxy.
* Các hình thức lên men
- Lên men ethanol
Quá trình lên menetanolđã sử dụng sản xuất các đồ uống có cồn như: bia, rượu và sản xuất bánh mì. Cần lưu ý rằng quá trình này khi có hàm lượng pectin cao sẽ tạo ra một lượng nhỏmethanolđộc hại khi tiêu thụ.
Ví dụ phổ biến nhất làlên men rượuvang được chế biến bằng cách lên men nước ép nho với nồng độ ethanol [độ cồn] dao động trong khoảng từ 8 đến 13%. Sau khi ủ, nước ép nho thường sẽ được lên men trong khoảng 3 – 5 ngày ở 20 – 28 độ C và tạo thành những ly rượu vang hảo hạng mà chúng ta thường thấy.
- Lên men lactic
Lên men lactic là quá trình chuyển hóa cacbohydrat thành acid lactic nhờ vào hoạt động của các vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn lactic. Lên men lactic có 2 dạng chính là đồng hình và dị hình, cả 2 cũng diễn ra trong điều kiện yếm khí.
Tại quá trình này, đường lactose sẽ được chuyển vào bên trong tế bào vi sinh vật nhờ các cơ chế chuyên biệt. Sau đó, chúng sẽ được phân hủy và chuyển hóa thành các acid. Quá trình này được sử dụng để sản xuất các loại sữa chua, phô mai hay bơ,…
- Lên men propionic
Đây là quá trình mà axit lactic và muối lactac được chuyển hóa thành axit propionic dưới sự hoạt động của các vi sinh vật. Đồng thời quá trình này còn sinh ra các sản phẩm khác như acid axetic, cacbonic và nước.
Lên men propionic sẽ diễn ra dưới sự hoạt động chủ yếu của vi khuẩn Bacterium acidipropionic – khá giống với vi khuẩn lactic. Acid propionic được hình thành từ quá trình này là một chất lỏng, có mùi hăng, vừa là chất bảo quản vừa tham gia quá trình tạo hương cho sản phẩm.
Do vậy, chúng còn góp vai trò khá quan trọng trong quá trình lên men để tạo ra các lỗ thoáng khí của những miếng pho mát. Không những vậy, chúng còn được vận dụng để sản xuất acid propionic và sản xuất vitamin B12.
Xem thêm:
>>> So sánh hiệu quả năng lượng của hô hấp hiếu khí so với lên men?
+ Hô hấp hiếu khí: - Diễn ra trong điều kiện có mặt 02. - Nơi xảy ra: tế bào chất, cơ chất ty thể, màng trong ty thể - Chất hữu cơ bị phân giải hoàn toàn. - Chất nhận điện tử: [O] - oxi phân tử. - Sản phẩm cuối cùng: H20, C02, ATP - Hiệu suất tạo năng lượng lớn. - Thường là sinh vật nhân thực, có cơ quan ty thể hoàn chỉnh. + Hô hấp kị khí: - Diễn ra trong điều kiện thiếu 02. - Nơi xảy ra: tế bào chất, màng sinh chất [ở vi khuẩn] - Chất nhận điện tử: NO3-, SO4 2-, CO2, ... - Tạo ra các sản phẩm trung gian: muối vô cơ, ... - Hiệu suất tạo năng lượng thấp. - Thường là các sinh vật nhân sơ, sống trong điều kiện yếm khí như: vi khuẩn hô hấp sunphat, ... + Lên men: - Diễn ra trong điều kiện thiếu 02. - Chất nhận điện tử: chất hữu cơ trung gian - Tạo ra các sản phẩm trung gian: Etylic, axit lactic, ...
- Hiệu suất tạo năng lượng thấp.
Đáp án:
Giải thích các bước giải:
- Lên men:+ Diễn ra ở mtrường ko có oxi+ Là quá trình chuyển hóa [phân giả ko hoàn toàn] ptử hữu cơ+ Chất cho và nhận e- đều là ptử hcơ+ Chuỗi chuyề e- diễn ra ở tế bào chất.+ Sphẩm: năng lượng, sản phẩm lên men hcơ [rượu êtilic, axit lactic,...]+ Hiệu quả năng lượng 2% [NL thu đc so với NL trong ptử hữu cơ]- Hô hấp hiếu khí:+ Diễn ra ở mtrường có oxi phân tử+ Là quá trình ôxi hóa hoàn toàn ptử hữu cơ [thành chất vô cơ đơn giản]+ Chất nhận e- là ptử ô xi+ Chuỗi chuyề e- diễn ra ở màng sinh chất [ở VSV nhân sơ] hoặc mà trong ti thể [ở SV nhân thực].+ Sphẩm: năng lượng, CO2, H2O+ Hiệu quả năng lượng 40% [NL thu đc so với NL trong ptử hữu cơ]- Hô hấp kị khí:+ Diễn ra ở mtrường ko có oxi phân tử nhưng phải có pử vô cơ chứa oxi+ Là quá trình phân giả ptử hữu cơ [thành chất vô cơ hay hữu cơ đơn giản]+ Chất nhận e- là ô xi liên kết trong ptử vô cơ [như SO4, NO3-,...]+ Chuỗi chuyề e- diễn ra ở màng sinh chất [chỉ xảy ra ở VSV nhân sơ]+ Sphẩm: năng lượng, các chất vô cơ, hữu cơ khác tùy chất nhận e-+ Hiệu quả năng lượng 20 - 30% [NL thu đc so với NL trong ptử hữu cơ]
- Ngoài ra còn khác ở đối tượng VSV thực hiện.