Respirazione anaerobica
Il primo passo della respirazione cellulare in tutte le cellule viventi è la glicolisi, che può avvenire senza la presenza di ossigeno molecolare. Se l’ossigeno è presente nella cellula, allora la cellula può successivamente trarre vantaggio dalla respirazione aerobica attraverso il ciclo TCA per produrre molta più energia utilizzabile sotto forma di ATP rispetto a qualsiasi via anaerobica. Tuttavia, le vie anaerobiche sono importanti e sono l’unica fonte di ATP per molti batteri anaerobi. Anche le cellule eucariotiche ricorrono alle vie anaerobiche se la loro fornitura di ossigeno è bassa. Per esempio, quando le cellule muscolari lavorano molto duramente ed esauriscono la loro riserva di ossigeno, utilizzano la via anaerobica dell’acido lattico per continuare a fornire ATP per la funzione cellulare.
La glicolisi stessa produce due molecole di ATP, quindi è il primo passo della respirazione anaerobica. Il piruvato, il prodotto della glicolisi, può essere usato nella fermentazione per produrre etanolo e NAD+ o per la produzione di lattato e NAD+. La produzione di NAD+ è cruciale perché la glicolisi lo richiede e cesserebbe quando la sua fornitura fosse esaurita, con conseguente morte cellulare. Uno schizzo generale delle fasi anaerobiche è mostrato qui sotto. Segue l’organizzazione di Karp.
La respirazione anaerobica (sia la glicolisi che la fermentazione) ha luogo nella porzione fluida del citoplasma, mentre la maggior parte della resa energetica della respirazione aerobica ha luogo nei mitocondri. La respirazione anaerobica lascia molta energia nelle molecole di etanolo o lattato che le cellule muscolari non possono usare e devono espellere. Una parte del lattato raggiunge il fegato attraverso il flusso sanguigno e può essere riconvertito in glucosio attraverso il ciclo di Cori. L’etanolo può essere metabolizzato dal fegato, ma è un povero precursore per la gluconeogenesi e può portare all’ipoglicemia.