Perché la respirazione anaerobica produce meno energia della respirazione aerobica?

L’ossigeno è un forte agente ossidante perché ha un’elettronegatività molto elevata. La respirazione anaerobica utilizza un agente ossidante meno efficace dell’ossigeno e pertanto non è in grado di ottenere la stessa quantità di energia libera dalle molecole come la respirazione aerobica che utilizza l’ossigeno (O2).

La respirazione cellulare è una serie di reazioni di riduzione / ossidazione (redox) che passano elettroni (e-) lungo catene di molecole e utilizzano l’energia libera liberata nel fare ciò, per produrre ATP.

Il processo inizia in modo anaerobico, dove la glicolisi divide il glucosio (C6H12O6) in due molecole di piruvato (C3H4O3) usando l’agente ossidante NAD +. La glicolisi guadagna due ATP nel processo, ma c’è molta più energia lasciata ai prodotti piruvati. Se l’ossigeno non è disponibile, questi piruvati vengono sottoposti a fermentazione rigenerando NAD +, in modo che la glicolisi possa continuare in modo anaerobico.

Se è disponibile ossigeno, la respirazione aerobica inizia quando i prodotti piruvati della glicolisi entrano nel mitocondrio. Il piruvato viene prima ossidato dal NAD + quando attraversa la membrana mitocondriale, e poi nuovamente da NAD + e FADH nel ciclo dell’acido citrico in cui vengono prodotti due ATP. Il piruvato viene completamente decomposto nei mitocondri in anidride carbonica (CO2) che viene rilasciato nell’atmosfera. In tal modo, gli elettroni ottenuti dai portatori di elettroni ridotti (NADH e FADH2) vengono aggiunti alla catena di trasporto degli elettroni e passano attraverso complessi del citocromo in una serie di stati energetici sempre più bassi all’accettatore finale di elettroni, ossigeno (O2) , che è ridotto all’acqua (H2O). Il processo aerobico si arresta senza ossigeno.

L’energia libera messa a disposizione dalla catena di trasporto elecron viene utilizzata per spostare gli ioni idrogeno (H +) attraverso la membrana mitocondriale interna, creando un potenziale di membrana che produce ATP come ioni idrogeno (H +) di ritorno attraverso la membrana ATP sintasi nella chemiosmosi. Questo processo è chiamato fosforilazione ossidativa, producendo un ulteriore 32-34 ATP per glucosio.

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    Sono per lo più d’accordo con tutto ciò che ha detto William Halmeck, tranne per il fatto che la Respirazione Anaerobica è il processo per trasformare il glucosio in lattato o etanolo e CO2 piuttosto che piruvato. Pertanto, l’NADH prodotto nel mezzo della glicolisi viene utilizzato per ridurre il piruvato in lattato o acetaldeide in etanolo. Quindi, mentre il glucosio ha sicuramente più energia potenziale rispetto al lattato o all’etanolo e alla CO2, l’energia rilasciata da queste serie di reazioni sproporzionate è in effetti molto inferiore all’energia liberata dalla completa ossidazione del glucosio.

    Dobbiamo prima fare una distinzione tra respirazione anaerobica e fermentazione. La fermentazione è il processo per ricavare energia dalla glicolisi e quindi recuperare la molecola NAD necessaria trasformando il sottoprodotto della glicolisi in qualcosa come il lattato o l’etanolo. Alcune delle altre risposte confondono la fermentazione con la respirazione anaerobica. La fermentazione è il minimo

    Tutte le forme di respirazione funzionano come segue: l’energia immagazzinata nella molecola del cibo (di solito il sottoprodotto della glicolisi attraverso il ciclo TCA) viene liberata sotto forma di elettroni ad alta energia. Questi elettroni sono assorbiti da una serie di accettori di elettroni. Ogni accettore assorbe un elettrone a un livello di energia quantica inferiore rispetto all’accettore immediatamente prima di esso nella catena, così che mentre l’elettrone attraversa la catena, “cade” nel suo livello di energia. L’energia rilasciata viene utilizzata in un processo separato chiamato chemiosmosis per produrre ATP. (I dettagli su come funziona la chemosmosi non sono importanti per questa specifica domanda).

    Possiamo pensare alla catena di trasporto degli elettroni come analoga a una diga idroelettrica. L’acqua con un’elevata energia potenziale gravitazionale (i nostri elettroni ad alta energia) può cadere attraverso la diga in modo controllato, consentendo l’energia gravitazionale potenziale da imbrigliare. L’acqua con bassa energia potenziale gravitazionale è lasciata sul fondo della diga (l’elettrone a bassa energia assorbito dall’accettore finale di elettroni)

    La respirazione dell’ossigeno utilizza l’ossigeno molecolare come accettatore finale di elettroni, mentre la respirazione anemica utilizza altre sostanze chimiche come ferro, solfato, ecc. L’ossigeno molecolare può e in effetti piace accettare gli elettroni a un livello energetico inferiore rispetto a qualsiasi altra alternativa disponibile sulla vita terrestre ( è infatti uno degli accettori di elettroni di energia più bassi esistenti nell’universo consentiti dalle leggi della chimica – il termine tecnico per questo è che l’ossigeno molecolare è un ossidante molto forte). Di conseguenza, una catena di trasporto di elettroni che termina con l’ossigeno molecolare consente all’elettrone di cadere per un valore maggiore per un intervallo di energia maggiore rispetto a quello anaerobico che termina con qualcosa di diverso dall’ossigeno, e quindi è in grado di estrarre più energia di quell’elettrone per uso futuro come ATP.

    È come avere una diga idroelettrica più alta (e un fiume più veloce e più veloce). Puoi estrarre più energia, più velocemente.

    La fermentazione e la respirazione anaerobica avvengono entrambi al di fuori (o in caso di batteri, completamente senza) mitocondri. Questo produce solo piccole quantità di ATP. (Molecola energetica che può essere usata all’interno delle cellule per alimentare ogni genere di cose). I mitocondri tuttavia producono elevate quantità di ATP per 6 molecole di zucchero di carbonio, un adattamento unico per gli eucarioti. Per fare questo hanno bisogno di ossigeno. Questo si lega all’idrogeno per produrre acqua per prodotto, ma guida anche il flusso di idrogeno attraverso un canale che lega un fosfato ad ADP per produrre ATP.

    Nessun posto dove mettere gli elettroni in più.

    Gli agenti ossidanti attirano gli elettroni nel carburante. L’energia proviene dagli elettroni del carburante che si legano all’ossidante.

    L’ossigeno biatomico è un forte ossidante. Se non c’è ossigeno biatomico intorno, devono essere usati ossidanti più deboli. Quindi, non viene rilasciata più energia.

    1) la respirazione anaerobica è un processo in cui viene prodotto 2 ATP attraverso la conversione di glocuse in piruvato … poi in acido lattico.
    2) la respirazione aerobica è un processo in cui viene prodotto 38 ATP … attraverso 3 passaggi: –
    !) la glicoli viene eseguita nel citoplasma.
    !!) il ciclo dei cordoli viene eseguito nella matrice mitocondariale.
    !!!) Catena di trasporto di elettroni.
    .
    .
    l’unico primo passo è fatto nella respirazione anaerobica.

    L’ossigeno è il miglior accettore di elettroni in circolazione. Non è ovviamente anche il miglior agente di ossidazione. Pertanto, se vengono utilizzati altri accettori di elettroni, non saranno efficaci quanto l’ossigeno. La respirazione aerobica produce 19 volte più molecole di ATP rispetto alla respirazione anaero utilizzando la stessa quantità di energia