La principale differenza tra condizioni anaerobiche e aerobiche è il fabbisogno di ossigeno. I processi anaerobici non richiedono ossigeno mentre i processi aerobici richiedono ossigeno. Il ciclo di Krebs, tuttavia, non è così semplice. Fa parte di un complesso processo a più fasi chiamato respirazione cellulare. Sebbene l'uso dell'ossigeno non sia direttamente coinvolto nel ciclo di Krebs, è considerato un processo aerobico.
Panoramica sulla respirazione cellulare aerobica
La respirazione cellulare aerobica si verifica quando le cellule consumano cibo per produrre energia sotto forma di adenina trifosfato o ATP. Il catabolismo del glucosio zucchero segna l'inizio della respirazione cellulare quando l'energia viene rilasciata dai suoi legami chimici. Il complesso processo è costituito da diversi componenti interdipendenti come la glicolisi, il ciclo di Krebs e la catena di trasporto degli elettroni. Complessivamente, il processo richiede 6 molecole di ossigeno per ogni molecola di glucosio. La formula chimica è 6O2 + C6H12O6 --> 6CO2 + 6H2O + energia ATP.
Il predecessore del ciclo di Krebs: la glicolisi
La glicolisi si verifica nel citoplasma della cellula e deve precedere il ciclo di Krebs. Il processo richiede l'uso di due molecole di ATP, ma poiché il glucosio viene scomposto da una molecola di zucchero a sei atomi di carbonio in due molecole di zucchero a tre atomi di carbonio, vengono create quattro molecole di ATP e due di NADH. Lo zucchero a tre atomi di carbonio, noto come piruvato, e NADH vengono trasportati al ciclo di Krebs per creare più ATP in condizioni aerobiche. Se non è presente ossigeno, il piruvato non può entrare nel ciclo di Krebs e viene ulteriormente ossidato per produrre acido lattico.
Ciclo di Krebs
Il ciclo di Krebs si verifica nei mitocondri, che è anche conosciuto come la centrale elettrica della cellula. Dopo che il piruvato arriva dal citoplasma, ogni molecola viene completamente scomposta da uno zucchero a tre atomi di carbonio in un frammento a due atomi di carbonio. La molecola risultante è attaccata a un coenzima, che avvia il ciclo di Krebs. Mentre il frammento a due atomi di carbonio viaggia attraverso il ciclo, ha una produzione netta di quattro molecole di anidride carbonica, sei molecole di NADH e due molecole di ATP e FADH2.
L'importanza della catena di trasporto degli elettroni
Quando NADH viene ridotto a NAD, la catena di trasporto degli elettroni accetta gli elettroni dalle molecole. Quando gli elettroni vengono trasferiti a ciascun vettore all'interno della catena di trasporto degli elettroni, l'energia libera viene rilasciata e viene utilizzata per formare ATP. L'ossigeno è l'accettore finale di elettroni nella catena di trasporto degli elettroni. Senza ossigeno, la catena di trasporto degli elettroni si inceppa di elettroni. Di conseguenza, il NAD non può essere prodotto, facendo sì che la glicolisi produca acido lattico invece del piruvato, che è un componente necessario del ciclo di Krebs. Pertanto, il ciclo di Krebs è fortemente dipendente dall'ossigeno, ritenendolo un processo aerobico.