Respirazione anaerobica

La respirazione è il processo che porta all'assorbimento dell'aria per prendere alcune sostanze e poi, dopo questa modifica, espellerla. Anaerobico, invece, è l'aggettivo per gli organismi che non hanno bisogno di ossigeno per vivere.

La respirazione anaerobica, conosciuta anche come respirazione anaerobica, è un processo metabolico che comporta l'ossidoriduzione di diversi composti. Gli elettroni liberati sono accettati da molecole diverse dall'ossigeno.

In altre parole, la respirazione anaerobica è un processo che avviene senza ossigeno. La sostanza ossidante può essere nitrato, solfato, anidride carbonica o altro. In questo modo, la cellula acquisisce energia oltre l'assenza di ossigeno.

I batteri che si affidano a questo tipo di respirazione hanno anche quella che viene chiamata catena di trasporto degli elettroni, che si trova nella membrana interna del mitocondrio, nelle membrane chiamate tilakoidi (sacche piatte all'interno del cloroplasto che sono coinvolte nella fotosintesi, per esempio) o nella membrana plasmatica; attraverso reazioni biochimiche, questa catena elettronica è in grado di generare adenosina trifosfato, un composto energetico utilizzato dagli esseri viventi.

I coenzimi che sono ridotti nel corso dell'ossidazione dei nutrienti sono riossidati nella catena di trasporto degli elettroni. Un altro dei concetti fondamentali della respirazione anaerobica è il potenziale di riduzione: questo si riferisce alla tendenza ad acquisire elettroni delle specie chimiche nel contesto di una reazione redox (riduzione-ossidazione, dove lo stato di ossidazione degli elettroni cambia).

Guardiamo una lista di esempi di accettori di elettroni, citando i loro prodotti finali e alcuni dei microrganismi che realizzano questi processi: Il nitrato produce nitriti, N2 e ossidi di azoto (in Bacillus e Pseudomonas); il solfato produce solfuri (in Clostridium e Desulfovibrio); il tiosolfato produce solfato e solfuro (in Thermoanaerobacteriales e Thermotogae); la CO2 produce metano (in Methanopyrus, Methanosarcina e Methanococcus); il fumarato produce succinato (in E. coli, Desulfovibrio e Wolinella succinogenes); il clorobenzoato produce benzoato (in Desulfomonile).

Prendiamo il caso particolare del nitrato, quando agisce come accettore di elettroni nella respirazione anaerobica. Questo è un caso molto comune in certi batteri, in particolare quelli con enzimi capaci di catalizzare la riduzione a nitrito. Tuttavia, il nitrito ha un livello di tossicità molto alto, quindi alcune specie di Bacillus e Pseudomonas possono effettuare la riduzione ad azoto molecolare al posto del nitrito.

Questo processo è chiamato denitrificazione; l'azoto, a differenza del nitrito, non è tossico. Vale la pena menzionare, tuttavia, che quando ha luogo nel suolo, è dannoso per le attività agricole, in quanto provoca la scomparsa dei nitrati, che sono essenziali per la crescita delle piante.

Confrontando la respirazione anaerobica con quella aerobica, si può dire che sono processi simili. La differenza è che nel caso della respirazione anaerobica, l'accettore di elettroni non è l'ossigeno.

Un certo numero di microrganismi si basa sulla respirazione anaerobica per ottenere energia. Poiché gli accettori hanno un potenziale di riduzione inferiore rispetto all'ossigeno, questo processo di metabolismo produce meno energia della respirazione aerobica, anche partendo da substrati identici.

È importante menzionare una distinzione fatta da vari esperti: la respirazione anaerobica non è equivalente alla fermentazione. Entrambi i processi sono anaerobici, anche se nella fermentazione l'accettore di elettroni è sempre una molecola organica, mentre nella respirazione anaerobica è solitamente una molecola inorganica.