Respirazione aerobica vs anaerobica

Respirazione aerobica, un processo che utilizza l'ossigeno, e respirazione anaerobica, un processo che non lo fa usare l'ossigeno, sono due forme di respirazione cellulare. Sebbene alcune cellule possano impegnarsi in un solo tipo di respirazione, la maggior parte delle cellule usa entrambi i tipi, a seconda delle esigenze di un organismo. La respirazione cellulare si verifica anche al di fuori dei macroorganismi, come i processi chimici, ad esempio nella fermentazione. In generale, la respirazione viene utilizzata per eliminare i prodotti di scarto e generare energia.

Grafico comparativo

Tabella di confronto respirazione aerobica contro respirazione anaerobica

	Respirazione aerobica	Respirazione anaerobica
Definizione	La respirazione aerobica utilizza l'ossigeno.	La respirazione anaerobica è la respirazione senza ossigeno; il processo utilizza una catena di trasporto di elettroni respiratori ma non utilizza l'ossigeno come accettori di elettroni.
Le cellule che lo usano	La respirazione aerobica si verifica nella maggior parte delle cellule.	La respirazione anaerobica si verifica principalmente nei procarioti
Quantità di energia rilasciata	Alto (36-38 molecole di ATP)	Inferiore (tra 36-2 molecole di ATP)
fasi	Glicolisi, ciclo di Krebs, catena di trasporto degli elettroni	Glicolisi, ciclo di Krebs, catena di trasporto degli elettroni
Prodotti	Anidride carbonica, acqua, ATP	Diossido di carbonio, specie ridotta, ATP
Sito di reazioni	Citoplasma e mitocondri	Citoplasma e mitocondri
reagenti	glucosio, ossigeno	glucosio, accettore di elettroni (non ossigeno)
combustione	completare	incompleto
Produzione di etanolo o acido lattico	Non produce etanolo o acido lattico	Produrre etanolo o acido lattico

Contenuto: respirazione aerobica vs anaerobica

• 1 processi aerobici vs anaerobici
  • 1.1 Fermentazione
  • 1.2 Ciclo di Krebs
• 2 Esercizio aerobico ed anaerobico
• 3 Evolution
• 4 riferimenti

Aerobico vs processi anaerobici

I processi aerobici nella respirazione cellulare possono verificarsi solo se è presente ossigeno. Quando una cellula ha bisogno di rilasciare energia, il citoplasma (una sostanza tra il nucleo di una cellula e la sua membrana) e i mitocondri (organelli nel citoplasma che aiutano nei processi metabolici) avviano scambi chimici che provocano la rottura del glucosio. Questo zucchero viene trasportato attraverso il sangue e immagazzinato nel corpo come una veloce fonte di energia. La scissione del glucosio nell'adenosina trifosfato (ATP) libera anidride carbonica (CO2), un sottoprodotto che deve essere rimosso dal corpo. Nelle piante, il processo di rilascio di energia della fotosintesi utilizza CO2 e rilascia ossigeno come sottoprodotto.

I processi anaerobici non usano l'ossigeno, quindi il prodotto piruvato - l'ATP è un tipo di piruvato - rimane sul posto per essere scomposto o catalizzato da altre reazioni, come ciò che accade nel tessuto muscolare o nella fermentazione. L'acido lattico, che si accumula nelle cellule dei muscoli quando i processi aerobici non riescono a tenere il passo con le richieste di energia, è un sottoprodotto di un processo anaerobico. Tali guasti anaerobici forniscono energia aggiuntiva, ma l'accumulo di acido lattico riduce la capacità di una cellula di elaborare ulteriormente i rifiuti; su larga scala, per esempio, un corpo umano, questo porta alla fatica e al dolore muscolare. Le cellule si rigenerano respirando più ossigeno e attraverso la circolazione del sangue, processi che aiutano a portare via l'acido lattico.

Il seguente video di 13 minuti discute il ruolo dell'ATP nel corpo umano. Per velocizzare l'avanzamento delle informazioni sulla respirazione anaerobica, fare clic qui (5:33); per la respirazione aerobica, clicca qui (6:45).

Fermentazione

Quando le molecole di zucchero (principalmente glucosio, fruttosio e saccarosio) si degradano nella respirazione anaerobica, il piruvato che producono rimane nella cellula. Senza ossigeno, il piruvato non è completamente catalizzato per il rilascio di energia. Invece, la cella utilizza un processo più lento per rimuovere i vettori dell'idrogeno, creando diversi prodotti di scarto. Questo processo più lento è chiamato fermentazione. Quando il lievito è usato per la disgregazione anaerobica degli zuccheri, i prodotti di scarto sono alcol e CO2. La rimozione di CO2 lascia l'etanolo, la base per le bevande alcoliche e il carburante. Frutta, piante zuccherine (ad esempio, canna da zucchero) e cereali sono tutti utilizzati per la fermentazione, con lieviti o batteri come i processori anaerobici. Nella cottura in forno, il rilascio di CO2 dalla fermentazione è ciò che provoca l'aumento di pane e altri prodotti da forno.

Ciclo di Krebs

Il ciclo di Krebs è noto anche come ciclo dell'acido citrico e ciclo dell'acido tricarbossilico (TCA). Il ciclo di Krebs è il principale processo di produzione di energia nella maggior parte degli organismi multicellulari. La forma più comune di questo ciclo utilizza il glucosio come fonte di energia.

Durante un processo noto come glicolisi, una cellula converte il glucosio, una molecola di 6-carbonio, in due molecole di 3-carbonio chiamate piruvati. Questi due piruvati rilasciano elettroni che vengono poi combinati con una molecola chiamata NAD + per formare NADH e due molecole di adenosina trifosfato (ATP).

Queste molecole di ATP sono il vero "carburante" per un organismo e vengono convertite in energia mentre le molecole di piruvato e NADH entrano nei mitocondri. Ecco dove le molecole di 3-carbonio sono scomposte in molecole di 2-carbonio chiamate Acetil-CoA e CO2. In ogni ciclo, l'acetil-CoA è suddiviso e utilizzato per ricostruire le catene di carbonio, per rilasciare elettroni e quindi per generare più ATP. Questo ciclo è più complesso della glicolisi e può anche abbattere i grassi e le proteine ​​per l'energia.

Non appena le molecole di zucchero libero disponibili sono esaurite, il ciclo di Krebs nel tessuto muscolare può iniziare a scomporre le molecole di grasso e le catene proteiche per alimentare un organismo. Mentre la scomposizione delle molecole di grasso può essere un beneficio positivo (peso inferiore, colesterolo più basso), se portato in eccesso può danneggiare il corpo (il corpo ha bisogno di un po 'di grasso per la protezione e processi chimici). Al contrario, la decomposizione delle proteine ​​del corpo è spesso un segno di inedia.

Esercizio aerobico ed anaerobico

La respirazione aerobica è 19 volte più efficace nel rilasciare energia rispetto alla respirazione anaerobica perché i processi aerobici estraggono la maggior parte dell'energia delle molecole di glucosio sotto forma di ATP, mentre i processi anaerobici lasciano la maggior parte delle fonti che generano ATP nei prodotti di scarto. Nell'uomo, i processi aerobici si attivano per stimolare l'azione, mentre i processi anaerobici vengono utilizzati per sforzi estremi e prolungati.

Gli esercizi aerobici, come la corsa, il ciclismo e la corda per saltare, sono ottimi per bruciare lo zucchero in eccesso nel corpo, ma per bruciare i grassi, gli esercizi aerobici devono essere fatti per 20 minuti o più, costringendo il corpo ad usare la respirazione anaerobica. Tuttavia, brevi raffiche di esercizio, come lo sprint, si basano su processi anaerobici per l'energia perché i percorsi aerobici sono più lenti. Altri esercizi anaerobici, come l'allenamento di resistenza o sollevamento pesi, sono eccellenti per la costruzione della massa muscolare, un processo che richiede la scomposizione delle molecole di grasso per immagazzinare energia nelle cellule più grandi e più abbondanti che si trovano nel tessuto muscolare.

Evoluzione

L'evoluzione della respirazione anaerobica è molto precedente a quella della respirazione aerobica. Due fattori rendono questa progressione una certezza. In primo luogo, la Terra aveva un livello di ossigeno molto più basso quando si svilupparono i primi organismi unicellulari, con la maggior parte delle nicchie ecologiche quasi totalmente prive di ossigeno. In secondo luogo, la respirazione anaerobica produce solo 2 molecole di ATP per ciclo, sufficiente per i bisogni unicellulari, ma inadeguata per gli organismi multicellulari.

La respirazione aerobica è avvenuta solo quando i livelli di ossigeno nell'aria, nell'acqua e nelle superfici del terreno lo rendevano abbastanza abbondante da essere utilizzato per i processi di riduzione dell'ossidazione. L'ossidazione non solo fornisce una maggiore produzione di ATP, fino a 36 molecole di ATP per ciclo, ma può anche avvenire con una gamma più ampia di sostanze riducenti. Ciò significava che gli organismi potevano vivere e ingrandirsi e occupare più nicchie. La selezione naturale favorirebbe quindi gli organismi che potrebbero utilizzare la respirazione aerobica e quelli che potrebbero farlo in modo più efficiente per ingrandirsi e adattarsi più rapidamente ad ambienti nuovi e mutevoli.

Riferimenti

• Wikipedia: respirazione cellulare