23 Gennaio 2022

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Quale fase della respirazione produce più ATP?

Capitolo 4: La Terra si sta riscaldando?

Il riscaldamento globale è un aumento progressivo della temperatura terrestre. Il calore del sole raggiunge la terra e una parte viene irradiata nello spazio. I gas a effetto serra, in particolare l’anidride carbonica, intrappolano questo calore come una coperta, così la terra si riscalda lentamente. In tutto il mondo, la temperatura globale dovrebbe aumentare di 1,5 – 3 o C (fino a 6 o F) entro il 2050.

L’anidride carbonica è prodotta da processi naturali, inclusi animali e vulcani. Viene assorbita dalle piante, dagli oceani e dal suolo. I combustibili fossili (carbone, petrolio e gas naturale) sono i resti delle piante di milioni di anni fa. Quando i combustibili fossili vengono bruciati (nelle auto, nelle fabbriche, nelle centrali elettriche) questo rilascia ulteriore anidride carbonica nell’aria. Il livello di anidride carbonica nell’aria è in costante aumento
Le carote di ghiaccio dell’Antartide che contengono bolle d’aria intrappolate confermano che i livelli di gas serra sono ora più alti di qualsiasi momento negli ultimi 600.000 anni.

Con l’aumento delle temperature, i ghiacciai si sciolgono e il livello del mare aumenta. Uno studio del 2014 ha mostrato che i ghiacciai dell’Antartide si stanno sciogliendo ad un ritmo crescente, che finirà per aumentare il livello del mare di oltre 10 – 12 piedi. studio 2014

Respirazione cellulare

La respirazione cellulare è una reazione chimica che libera energia dal cibo. Animali, piante e funghi effettuano tutti la respirazione. La respirazione produce anidride carbonica. Nella respirazione, l’ossigeno è usato per rompere le molecole di cibo. L’energia rilasciata da questa reazione è immagazzinata come ATP chimico.
Quando la cellula ha bisogno di energia, scompone l’ATP (adenosina trifosfato) in ADP (adenosina di-fosfato). La respirazione serve a rigenerare l’ATP.

Respirazione aerobica: utilizza l’ossigeno.
Respirazione anaerobica: non utilizza ossigeno.

Respirazione aerobica
Glucosio + ossigeno produce anidride carbonica + acqua + energia
C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 produce 6 CO 2 + 6 H 2 O.

L’energia è immagazzinata nella cellula come ATP o NADH. La respirazione aerobica è divisa in tre fasi principali:
Glicolisi, ciclo di Krebs e catena di trasporto degli elettroni.

Glicolisi:
Il glucosio (6 atomi di carbonio) è scisso in 2 molecole di acido piruvico (3 carboni ciascuna).
Questo produce 2 ATP e 2 NADH. La glicolisi avviene nel citoplasma.

Ciclo di Krebs (o ciclo dell’acido citrico)
Questo scinde l’acido piruvico in anidride carbonica.
Questo produce 2 ATP e 6 NADH, per ogni molecola di glucosio che entra nella glicolisi. Il ciclo di Krebs ha luogo all’interno dei mitocondri. Il ciclo di Krebs produce la CO 2 che espiriamo.

Catena di trasporto degli elettroni
Questa fase produce la maggior parte dell’energia (34 molecole di ATP, contro solo 2 ATP per la glicolisi e 2 ATP per il ciclo di Krebs). La catena di trasporto degli elettroni ha luogo nei mitocondri. Questo stadio converte il NADH in ATP.

La catena di trasporto degli elettroni funziona come una pompa protonica: pompa ioni idrogeno (protoni) attraverso la membrana, e li lascia tornare solo attraverso una proteina (ATP sintasi) che produce ATP.
La catena di trasporto degli elettroni utilizza l’ossigeno per accettare elettroni alla fine della catena (gli elettroni si combinano con ioni idrogeno e ossigeno per produrre molecole d’acqua).

Respirazione anaerobica (o fermentazione)
La respirazione anaerobica non usa ossigeno. Può avvenire solo la glicolisi. Organismi unicellulari come batteri e lieviti possono sopravvivere anaerobicamente. I grandi animali (per esempio gli esseri umani) accumulano un debito di ossigeno quando sono anaerobici.

Durante la respirazione anaerobica, il piruvato si accumula e viene convertito in: acido lattico negli animali ed etanolo (alcol) nelle piante.

Fotosintesi

Le piante e altri organismi fotosintetici rimuovono l’anidride carbonica dall’aria nelle reazioni di fotosintesi. Letteralmente “foto” significa “luce” e “sintesi” significa “costruzione”.

La fotosintesi è una serie di reazioni che formano il glucosio e altri carboidrati.
6 CO 2 + 12 H 2 O ———-> C 6 H 12 O 6 + 6 H 2 O + 6 O 2

Ci sono due fasi della fotosintesi:
1) Reazioni di luce: utilizza l’energia luminosa per formare energia chimica (ATP e NADPH).
2) Ciclo di Calvin: utilizza NADPH e ATP per formare carboidrati a partire dall’anidride carbonica.

La clorofilla riflette (non utilizza) la luce verde; assorbe (utilizza) la luce rossa e blu. Un’idea per aiutare la ricerca della vita su altri pianeti è quella di cercare le lunghezze d’onda caratteristiche che gli organismi fotosintetici riflettono.

Reazioni alla luce
Le reazioni di luce avvengono nel grana del cloroplasto. Le reazioni luminose producono ATP e NADPH, e inoltre scindono le molecole d’acqua per produrre ossigeno.

Ciclo di Calvin
Si svolge nello stroma del cloroplasto. Prende CO 2 e produce carboidrati (gliceraldeide fosfato o G3P). Il ciclo di Calvin utilizza l’ATP e il NADPH che sono stati prodotti nelle reazioni della luce. La fotosintesi assorbe quindi l’anidride carbonica dall’aria. Quindi un modo per ridurre il riscaldamento globale è quello di piantare più alberi (o smettere di tagliare gli alberi).

La fotosintesi artificiale potrebbe produrre idrogeno che può essere usato come combustibile nelle automobili e nei generatori. L’idrogeno può anche essere prodotto direttamente dalle piante.

Tre diversi tipi di piante:

1) Piante C3: piante tipiche che aprono i loro stomi durante il giorno e li chiudono di notte.
Piante comuni in zone fredde come il Canada.

2) Piante C4: aprono i loro stomi solo brevemente durante il giorno. Immagazzinano la CO 2 come uno zucchero a 4 atomi di carbonio.
Principalmente piante tropicali come la canna da zucchero.

3) Piante CAM: aprono i loro stomi solo di notte. Queste sono piante del deserto come i cactus.

Diminuire gli effetti del riscaldamento globale

Energia alternativa

La maggior parte della nostra energia al momento viene dai combustibili fossili. Grafico. Ci sono diverse alternative all’uso dei combustibili fossili per l’energia:

    L’energia nucleare. La Francia ottiene il 78% della sua elettricità dal nucleare (gli Stati Uniti il 9%).

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