Nella respirazione cellulare, lo stadio di trasporto degli elettroni è quando viene prodotta la maggior parte dell'adenosina trifosfato (ATP). Il trasporto di elettroni è il terzo stadio della respirazione cellulare.
La respirazione cellulare comporta una serie di reazioni complesse. La prima fase della respirazione cellulare è la glicolisi, che comporta la scissione del glucosio. Questa fase viene eseguita in più fasi. Il risultato finale è la produzione di acido piruvico. Dopo la produzione dell'acido piruvico, inizia il ciclo di Krebs. Il ciclo di Krebs, che è la seconda fase della respirazione cellulare, è a volte indicato come il ciclo dell'acido citrico. Il ciclo di Krebs produce innanzitutto acido citrico e produce anidride carbonica come prodotto finale. Il trasporto di elettroni è l'ultimo stadio della respirazione aerobica nella respirazione cellulare. Ne risulta la produzione di adenosina trifosfato o ATP. L'ATP è una molecola che supporta una varietà di funzioni vitali. Si trova nel nucleoplasma e nel citoplasma di tutte le cellule e aiuta gli organismi a svolgere le funzioni fisiologiche. Durante la respirazione anaerobica, l'ATP viene sintetizzata attraverso la glicolisi. Nella produzione aerobica, l'ATP è prodotto dai mitocondri oltre alla glicolisi.
Glicolisi e produzione di ATP
La glicolisi è prodotta nel citoplasma di una cellula. Durante questa fase, una molecola di glucosio viene scomposta in due molecole di piruvato. Queste due molecole passano quindi alla seconda fase del processo di respirazione cellulare. La seconda fase, o il ciclo di Krebs, inizia quando le molecole piruvate entrano nel mitocondrio. Il ciclo di Krebs termina con una completa distruzione della molecola di glucosio. Durante questa fase, sei atomi di carbonio si combinano con l'ossigeno per produrre anidride carbonica. L'energia prodotta attraverso i legami chimici nel ciclo di Krebs viene quindi immagazzinata in una serie di molecole. La fase di trasporto degli elettroni comporta la trasformazione dell'energia prodotta nel ciclo di Krebs in ATP. Quando l'energia viene rilasciata, viaggia verso il basso strutture chiamate catene di trasporto di elettroni, che si trovano nel mitocondrio. L'energia fa sì che gli ioni di idrogeno si muovano attraverso la membrana interna nello spazio intermembranico. Gli ioni idrogeno si spostano indietro attraverso la membrana con l'aiuto di proteine del canale chiamate ATP sintasi. Il risultato finale della glicolisi è che produce quattro molecole di ATP, il che significa che durante la glicolisi si ottengono due molecole di ATP.
Respirazione cellulare aerobica e anaerobica
La respirazione cellulare può essere eseguita con e senza ossigeno. La respirazione cellulare che richiede ossigeno si chiama respirazione aerobica. La respirazione cellulare che non ha bisogno di ossigeno è chiamata respirazione anaerobica. La respirazione anaerobica apparve per la prima volta quando le prime forme di vita sorsero sulla Terra e non avevano accesso all'ossigeno. L'ossigeno ha iniziato ad apparire sulla Terra circa due o tre miliardi di anni fa. A quel punto, gli organismi viventi potrebbero iniziare a utilizzare l'ossigeno per produrre ATP. La maggior parte degli organismi utilizza la respirazione aerobica invece della respirazione anaerobica.
Usi di respirazione cellulare
Sia le piante che gli animali usano la respirazione cellulare per svolgere le funzioni vitali quotidianamente. Le piante lo usano per eseguire la fotosintesi, che fornisce il sostentamento di cui hanno bisogno per sopravvivere. Tuttavia, le piante hanno un ciclo inverso di respirazione cellulare, che produce ossigeno come prodotto finale. Gli animali assorbono ossigeno e emettono anidride carbonica. Questo delicato equilibrio rende gli animali e le piante dipendenti l'uno dall'altro per la sopravvivenza.
