La respirazione, una reazione chimica che rilascia energia, è essenziale per tutte le forme di vita. La respirazione aerobica avviene in tre fasi: glicolisi, ciclo di Krebs e catena di trasporto degli elettroni. Per capire il ciclo di Krebs, è importante capire il processo respiratorio nel suo complesso e la differenza tra respirazione aerobica e anaerobica.

Il processo respiratorio

Le piante respire costantemente, rendendo gli amminoacidi dagli zuccheri e altri nutrienti per formare le proteine ​​di cui hanno bisogno per rimanere in vita. Gli esseri umani, gli animali e gli uccelli hanno bisogno di energia per muoversi e mantenere una temperatura corporea costante quando il loro ambiente è più freddo di quello che sono. La respirazione comporta una serie di reazioni alimentate principalmente dal glucosio (anche i grassi e le proteine ​​vengono utilizzati), che viene ossidato per creare anidride carbonica e quindi sintetizzato per dare energia alle cellule sotto forma di adenosina trifosfato (ATP). Non confondere la respirazione con la respirazione: la respirazione rilascia energia, mentre la respirazione fa entrare e uscire aria dai polmoni.

Respirazione aerobica vs anaerobica

La respirazione aerobica utilizza glucosio e ossigeno per produrre anidride carbonica e acqua come rifiuto. La respirazione aerobica avviene continuamente nelle cellule di piante e animali, con le reazioni che si svolgono all'interno di piccoli oggetti all'interno di una cellula, noti collettivamente come mitocondri. Qui si verificano la glicolisi, il ciclo di Krebs e la catena di trasporto degli elettroni.

La respirazione aerobica rilascia 19 volte più energia di un altro tipo di respirazione, respirazione anaerobica, a partire dalla stessa quantità di glucosio. Mentre la respirazione aerobica avviene in qualsiasi momento, la respirazione anaerobica si verifica durante lo sforzo di breve durata, movimenti ad alta intensità, come sollevamento pesi pesanti, sprint e salto. La respirazione anaerobica non richiede ossigeno perché molta meno energia viene rilasciata e il glucosio non è completamente scomposto.

Il ciclo di Krebs

Il primo stadio della respirazione aerobica, la glicolisi, si basa sugli enzimi da abbattere glucosio, liberando energia e piruvato. Questo è seguito dal ciclo di Krebs, noto anche come ciclo dell'acido citrico o ciclo dell'acido tricarbossilico. Il ciclo di Krebs prende le molecole di piruvato create durante la glicolisi per produrre molecole ad alta energia di NADH, flavina adenina dinucleotide (FADH2) e alcuni ATP.

Quando le molecole di piruvato si formano prima del ciclo di Krebs, sono convertito da tre molecole di carbonio in una sostanza chiamata acetil-coenzima A o acetil-CoA. All'inizio del ciclo di Krebs, l'acetil-CoA si combina con un acido a quattro-carbonio chiamato acido ossalacetico per produrre un acido di sei-carbonio chiamato acido citrico. L'acido citrico produce una serie di conversioni, coinvolgendo fino a 10 reazioni chimiche innescate da enzimi. In una delle reazioni, gli elettroni ad alta energia vengono scaricati alla nicotinammide adenina dinucleotide (NAD). Quando la molecola NAD raggiunge uno ione idrogeno, si riduce a diventare NADH.

In un'altra reazione, flavina adenina dinucleotide (FAD) agisce come accettore di elettroni e raccoglie due ioni di idrogeno per diventare FADH2. NADH e FADH2 sono composti importanti per la fase finale della respirazione aerobica, la catena di trasporto degli elettroni (noto anche come sistema del citocromo), in cui danno i loro elettroni alle proteine ​​e rilasciano energia. Alla fine del ciclo di Krebs viene prodotto acido ossalacetico, che è esattamente uguale all'acido ossalacetico che inizia il ciclo, e il processo ricomincia daccapo.

Quando si verifica la respirazione anaerobica, non c'è ossigeno agire come l'accettore di idrogeno finale. Ciò significa che né il ciclo di Krebs né la successiva catena di trasporto degli elettroni hanno luogo.