Respirazione cellulare
La respirazione cellulare è ciò che le cellule fanno per rompere gli zuccheri per ottenere energia che possono utilizzare. La respirazione cellulare prende il cibo e lo usa per creare l'ATP, una sostanza chimica che la cellula usa per l'energia.
Di solito, questo processo utilizza l'ossigeno, ed è chiamato respirazione aerobica. Ha quattro fasi note come glicolisi, reazione di collegamento, il ciclo di Krebs e la catena di trasporto degli elettroni. Questo produce ATP che fornisce l'energia di cui le cellule hanno bisogno per lavorare.
Quando non ricevono abbastanza ossigeno, le cellule utilizzano la respirazione anaerobica, che non richiede ossigeno. Tuttavia, questo processo produce acido lattico, e non è così efficiente come quando si usa l'ossigeno.
La respirazione aerobica, il processo che utilizza l'ossigeno, produce molta più energia e non produce acido lattico. Produce anche anidride carbonica come prodotto di scarto, che poi entra nel sistema circolatorio. L'anidride carbonica viene portata nei polmoni, dove viene scambiata con l'ossigeno.
La formula semplificata per la respirazione cellulare aerobica è:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Energia (come ATP)
La parola equazione per questo è:
Glucosio (zucchero) + ossigeno → Anidride carbonica + acqua + energia (come ATP)
La respirazione cellulare aerobica ha quattro fasi. Ognuna di esse è importante e non potrebbe avvenire senza quella precedente. Le fasi della respirazione cellulare aerobica sono:
Glicolisi
Nella glicolisi, il glucosio nel citoplasma viene spezzato in due molecole di piruvato. In questo processo sono necessari dieci enzimi per i dieci composti intermedi.
- Due ATP ricchi di energia danno il via al processo.
- Alla fine ci sono due molecole piruvate, più
- Livello del substrato - Quattro molecole di ATP sono realizzate in numero di reazione 7 e 10
- Nelle cellule che utilizzano l'ossigeno, il piruvato viene utilizzato in un secondo processo, il ciclo di Krebs, che produce più molecole di ATP.
Produttività del ciclo
I libri di testo di biologia spesso affermano che 38 molecole di ATP possono essere prodotte per molecola di glucosio ossidato durante la respirazione cellulare (due dalla glicolisi, due dal ciclo di Krebs e circa 34 dalla catena di trasporto degli elettroni). Tuttavia, il processo rende in realtà meno energia (ATP) a causa delle perdite attraverso le membrane che perdono. Le stime sono da 29 a 30 ATP per glucosio.
Il metabolismo aerobico è circa (vedi frase sopra) 15 volte più efficiente del metabolismo anaerobico. Il metabolismo anaerobico produce 2 mol ATP per 1 mol di glucosio. Condividono la via iniziale della glicolisi, ma il metabolismo aerobico continua con il ciclo di Krebs e la fosforilazione ossidativa. Le reazioni post glicolitiche avvengono nei mitocondri nelle cellule eucariotiche e nel citoplasma nelle cellule procariotiche.
Reazione del collegamento
Il piruvato della glicolisi viene pompato attivamente nei mitocondri. Una molecola di anidride carbonica e una molecola di idrogeno vengono rimosse dal piruvato (chiamata decarbossilazione ossidativa) per produrre un gruppo acetilico, che si unisce ad un enzima chiamato CoA per formare l'acetile CoA. Questo è essenziale per il ciclo di Krebs.
Ciclo di Krebs
L'acetile CoA si unisce all'ossalacetato per formare un composto con sei atomi di carbonio. Questo è il primo passo nel ciclo di Krebs che si ripete sempre più spesso. Poiché da ogni molecola di glucosio vengono prodotte due molecole di acetil-CoA, sono necessari due cicli per ogni molecola di glucosio. Pertanto, alla fine di due cicli, i prodotti sono: due ATP, sei NADH, due FADH e quattro CO2. L'ATP è una molecola che trasporta energia in forma chimica per essere utilizzata in altri processi cellulari. Questo processo è noto anche come il ciclo TCA (Tricarbossilico (try-car-box-ILL-ick) ciclo acido), il ciclo dell'acido citrico, o il ciclo di Krebs dopo il biochimico che ha chiarito le sue reazioni.
Catena di trasporto di elettroni (ETC)
Qui è dove viene realizzata la maggior parte dell'ATP. Tutte le molecole di idrogeno che sono state rimosse nei passaggi precedenti (ciclo di Krebs, reazione di Link) sono pompate all'interno dei mitocondri utilizzando l'energia che gli elettroni rilasciano. Alla fine, gli elettroni che alimentano il pompaggio dell'idrogeno nei mitocondri si mescolano con un po' di idrogeno e ossigeno per formare acqua e le molecole di idrogeno smettono di essere pompate.
Alla fine, l'idrogeno ritorna nel citoplasma dei mitocondri attraverso i canali delle proteine. Come l'idrogeno scorre, l'ATP è fatto da ioni ADP e fosfato.
Domande e risposte
D: Che cos'è la respirazione cellulare?
R: La respirazione cellulare è il processo che le cellule utilizzano per scomporre gli zuccheri e ottenere energia da utilizzare. Assume il cibo e lo utilizza per creare ATP, una sostanza chimica che la cellula utilizza per l'energia.
D: Quali sono i due tipi di respirazione?
R: I due tipi di respirazione sono la respirazione aerobica e la respirazione anaerobica. La respirazione aerobica utilizza l'ossigeno e produce più energia rispetto alla respirazione anaerobica, ma non produce acido lattico. La respirazione anaerobica non utilizza l'ossigeno, ma produce acido lattico.
D: Qual è la formula della respirazione cellulare aerobica?
R: La formula della respirazione cellulare aerobica è C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Energia (come ATP). L'equazione verbale è Glucosio (zucchero) + Ossigeno → Anidride carbonica + Acqua + Energia (come ATP).
D: Quante fasi ha la respirazione cellulare aerobica?
R: La respirazione cellulare aerobica ha quattro fasi - glicolisi, reazione Link, ciclo di Krebs e catena di trasporto degli elettroni - ognuna delle quali è importante e non potrebbe avvenire senza quella precedente.
D: Cosa succede all'anidride carbonica prodotta durante la respirazione cellulare aerobica?
R: L'anidride carbonica prodotta durante la respirazione cellulare aerobica entra nel sistema circolatorio e viaggia verso i polmoni, dove viene scambiata con l'ossigeno.
D: Che tipo di prodotto di scarto produce la respirazione anaerobica?
R: La respirazione anaerobica produce acido lattico come prodotto di scarto, mentre la respirazione aerobica produce anidride carbonica come prodotto di scarto.
