主な増減要因

すべての生物は、生存し、日常生活の基本的な作業を行うために、何らかのエネルギーを必要としています。その方法は生物によってさまざまで、このエネルギーは太陽光や水、あるいは陸上資源が豊富にあるためそこから得ることができる。このエネルギーは、生物によって呼吸と発酵という異なるプロセスで利用される。人間は酸素を吸って生きているので、呼吸プロセスがこれらの作業を行う最良の機会を与えてくれる。しかし、酸素が存在しない場合、他の方法を探して発酵に導かなければならないケースもある。この2つのプロセスには明確な違いがあり、ここではその詳細について説明します。以上のことから、酸素を必要とする過程を呼吸といい、酸素を必要としない過程を発酵という。定義から言えば、発酵とは糖がアルコールや酸などの別の形に変化することだと言える。一方、呼吸は、酸素が他の有機物の力を借りて二酸化炭素に変換される過程である。呼吸のプロセスは人間や動物、さらには昆虫などの生物で、発酵のプロセスは細菌や酵母などの生物で行われます。大きな生物では呼吸が行われるため、比較的多くのATPが生成されるが、小さな生物では発酵のため、非常に少ないATPが生成される。多くの場合、この2つの生成プロセスの比率は17対1である。したがって、呼吸は発酵よりも多くのATPを生成すると言える。もう1つの違いは、呼吸は好気性にも嫌気性にもなりうるが、発酵は常に嫌気性であることである。もう一つの見分け方は、呼吸は大きな生物でも小さな生物でも起こるが、発酵は小さな生物にしか起こらないということである。小型の生物の場合、呼吸過程は細胞質で起こり、ミトコンドリアへ移動するが、発酵はミトコンドリアでは起こらない。このほかにもいろいろな表現があるが、いずれにしても両者の間に類似性はほとんどなく、2つのタイプの違いと弾の形状については、最後に詳しい解説がある。

比較表

呼吸の定義

つまり、植物が生産した酸素を人間が取り込み、二酸化炭素に変えて大気中に拡散させることである。この過程には、好気性呼吸と嫌気性呼吸の2種類があり、両者の間にほとんど差はない。両者の違いは、化学反応において、生物によっては、最後の分子が酸素でないことくらいです。好気性プロセスが最新型といわれ、嫌気性呼吸は太古の昔から存在していた。太陽光を必要とするこのプロセスは、人間や動物、その他一部の小型生物でも行われているが、主に大型生物についてである。最初のステップでは、二酸化炭素の分子の助けを借りて2ATPを生成し、最終的にはピルビン酸を生成する。呼吸がなければ、排出した物質を取り込むことができないため、大気のバランスが崩れてしまうからだ。この点、植物は地球上で最大の酸素供給源として重要な役割を担っている。

発酵の定義

このプロセスは、酸素を必要としない生物が、酸素を必要としないときに起こりうる。この過程で、糖はアルコールや酸など他の形態に変化する。この過程で作られるATPの量は、最初は呼吸と同じだが、その後は同じ量を維持するため、最も量が少ない過程となる。酵母のような、太陽光などを必要としない小さな生物で発生する。このプロセスは古くからあり、呼吸よりも前から存在するプロセスとして知られている。このプロセスは、人間の体内でも乳酸発酵が行われるが、ほとんどの大型生物はこれに頼っていない。このプロセスは、細胞内のミトコンドリアを必要とせず、他の場所でも行うことができます。常にピルビン酸を生成するわけではなく、他の生成物も可能である。

手短に言えば

1. その機能を完成させるために酸素を必要とするプロセスを呼吸と呼び、完成させるために酸素を必要としないプロセスを発酵と呼びます。
2. 酸素を二酸化炭素に変える過程を「呼吸」、糖を他の物質に変える過程を「発酵」といいます。
3. 呼吸のプロセスはより小さな生物から大きな生物まで、発酵のプロセスはより小さな生物で行われます。
4. 呼吸器系はヒトや動物、発酵系は細菌や酵母などである。
5. 呼吸はより多くのATPを産生し、発酵に比べるとその割合は非常に少ない。
6. 呼吸には好気性と嫌気性があるが、発酵は嫌気性のみである。
7. 呼吸はミトコンドリアを使うが、発酵はミトコンドリアを使わない。

コントラストビデオ

結論

動物や植物に共通する生命活動である「呼吸」と「発酵」の概念をお伝えしています。この言葉の主な定義は何か、その違いは何か、それを説明する主な要素は何かを理解してもらうことが期待されます。