Perché lossigeno è importante nella respirazione cellulare?

a respirazione cellulare è il processo utilizzato dalle cellule per recuperare l'energia immagazzinata in carboidrati grassi e proteine. Il glucosio e altre molecole vengono scomposte e l'energia rilasciata viene utilizzata per produrre un'altra molecola chiamata adenosina trifosfato (ATP) la "valuta energetica" della cellula. Mentre le nostre cellule possono utilizzare la fermentazione per produrre ATP senza utilizzare l'ossigeno la respirazione cellulare è molto più efficiente tanto che gli umani e la maggior parte degli altri animali muoiono rapidamente se privati ​​dell'ossigeno.

Come funziona la respirazione cellulare

La respirazione cellulare inizia con la glicolisi dove una molecola di glucosio viene scissa nel citoplasma della cellula. I passi più importanti nella respirazione cellulare tuttavia hanno luogo nei mitocondri le centrali elettriche della cellula dove gli elettroni passano lungo una serie di proteine ​​incorporate nella membrana chiamate catena di trasporto degli elettroni. Ogni proteina utilizza parte dell'energia di questo trasferimento per pompare ioni di idrogeno nello spazio tra le membrane interne ed esterne del mitocondrio. Concentrando gli ioni idrogeno in questo spazio il mitchondrion crea un gradiente che può utilizzare per produrre ATP come pompare acqua in salita in modo che possa guidare una turbina. L'ATP viene quindi reso disponibile per altri processi nella cellula per l'energia.

Il ruolo dell'ossigeno

Alla fine della catena di trasporto degli elettroni nei mitocondri gli elettroni sono donati all'ossigeno (O2) che si combina con ioni idrogeno per formare acqua. Senza le molecole di O2 accettare gli elettroni la catena di trasporto degli elettroni non potrebbe funzionare.

Fermentazione

La respirazione cellulare si riferisce generalmente alla respirazione aerobica dove le cellule usano il processo descritto sopra per produrre ATP. Se l'ossigeno non è disponibile tuttavia le nostre cellule possono ancora produrre una quantità limitata di ATP attraverso la fermentazione dell'acido lattico. In questo processo la cellula usa la glicolisi per rompere il glucosio (proprio come nella respirazione aerobica) e dona gli elettroni a una molecola di zucchero chiamata piruvato che si forma quando il glucosio viene degradato. Questa reazione si traduce in un sottoprodotto chiamato acido lattico.

Fermentazione vs Respirazione Aerobica

La respirazione aerobica produce molto più ATP della fermentazione dell'acido lattico. Nella fermentazione il piruvato accetta elettroni dalla glicolisi; nella respirazione aerobica d'altra parte il piruvato viene ulteriormente degradato per produrre più ATP nei mitocondri. Di conseguenza la respirazione aerobica può generare fino a 19 volte più ATP per molecola di glucosio rispetto alla fermentazione dell'acido lattico.

Perché l'ossigeno è importante

L'ossigeno è importante perché rende possibile la respirazione aerobica accettando gli elettroni dal catena di trasporto nei mitocondri. A volte l'ossigeno non è disponibile in alcune delle cellule muscolari (in genere durante l'esercizio fisico pesante); in momenti come questi le cellule muscolari ritornano temporaneamente alla fermentazione dell'acido lattico che produce molta meno energia.