Che cos'è la respirazione anaerobica?
In biologia, la respirazione anaerobica è il processo metabolico attraverso il quale le cellule producono energia chimica senza usare ossigeno. È un tipo di respirazione cellulare, una parte essenziale del metabolismo e la fonte di tutta la crescita, la riproduzione e la riparazione che avvengono nelle cellule. La glicolisi, che converte lo zucchero in molecole di energia, è il principale tipo di via anaerobica presente nella maggior parte degli organismi. Il metabolismo anaerobico facilita importanti scambi chimici tra organismi e ambiente, come il ciclo dell'azoto.
Tutti gli organismi viventi usano energia per alimentare la loro crescita e riproduzione. La respirazione cellulare è un tipo di metabolismo cellulare che estrae energia biochimica da varie sostanze chimiche nutritive e la converte in ATP, la molecola universale di trasferimento di energia. La respirazione anaerobica è il tipo di respirazione cellulare che si verifica nelle cellule che non usano molecole di ossigeno nel loro metabolismo. La principale via chimica della respirazione anaerobica - a parte i batteri che ingeriscono metalli estremi - è la glicolisi, che divide una molecola del semplice glucosio di zucchero in due molecole di acido piruvico, producendo due molecole di ATP nel processo.
La respirazione aerobica - usando l'ossigeno - è più comune dell'anaerobica nella maggior parte degli organismi superiori, che dipendono efficacemente dall'ossigeno per la respirazione. Produce molto più ATP - 38 molecole - rispetto alla glicolisi, che ne produce solo due. Nei primi periodi dell'evoluzione della vita sulla terra, tuttavia, nell'atmosfera non vi era ossigeno sufficiente per metabolizzare le cellule, quindi si basavano su varie altre molecole per produrre energia in modo anaerobico. Gli organismi primitivi, compresi i più vecchi batteri e creature sopravvissuti che vivono nelle sorgenti calde e sul fondo dell'oceano, fanno ancora affidamento su questo; molti di questi moriranno se esposti all'ossigeno.
Gli esseri umani e altri animali usano la respirazione sia aerobica che anaerobica. Quest'ultimo è importante durante brevi scoppi di attività muscolare, che alimenta il movimento usando la glicolisi e produce acido lattico. Se questo acido si accumula, ne conseguono dolore muscolare e crampi. Alcuni lieviti incorporano un particolare tipo di respirazione anaerobica - la fermentazione - nel loro metabolismo. La fermentazione digerisce zuccheri e produce alcol etilico e alcuni gas come sottoprodotto; questo è il motivo per cui il pane aumenta, poiché i processi biochimici nel lievito cambiano le reazioni chimiche nell'impasto.
Gli scambi elementari di azoto, zolfo e carbonio sulla superficie terrestre e nell'atmosfera sono moderati dalla respirazione anaerobica. Ad esempio, le proteine e altri composti biologicamente essenziali contengono una grande quantità di azoto, che viene rilasciato nell'atmosfera dal metabolismo batterico anaerobico. Quando alcuni batteri metabolizzano i carburanti senza ossigeno, rilasciano anche gas metano. Mentre questa funzione è utile nella microbiologia e nell'industria petrolifera, l'eccessiva produzione di metano è un problema perché è tanto un gas serra quanto l'anidride carbonica, legata ai cambiamenti climatici.