1

9.2  The Process of Respiration

2

Lab Results After 24 Hours

3

A.  Glycolysis  Glucose Splitting

Takes place in the cytoplasmIs Anaerobic.  No Oxygen Required

If O2 is present­  Pyruvic acid moves into Aerobic respiration with the Kreb's cycle/Citric acid cycle

If O2 is absent­  Fermentation Occurs

Inputs:  1 Molecule of Glucose               2 Molecules of ATP

Outputs:  2 Molecules of Pyruvic Acid                 4 Molecules of ATP

But since it cost us 2 ATP to start the process, the net gain is 2 ATP

           Not much energy!      2 NADH (Electron carrier to 

Electron Transport Chain)

4

Energy Investment Energy Payoff

NET GAIN of 2 ATP

Electron energy stored in NADH will be used later to make ATP!

Advantages:        1. Makes Energy very fast      2. Does not need Oxygen

Disadvantages:     1. Not much energy is made

The Fate of Pyruvic Acid depends on the presence of Oxygen

If O2 is present Aerobic Respiration and the Kreb's cycle occurs   

If O2 absent­  Anaerobic Repiration occurs­ aka  Fermentation

5

B.  Kreb's Cycle/Citric Acid Cycle (Follow the electrons)Will only occur if O2 is present!!!

Input­  Pyruvic Acid from Glycolysis

Intermediate Molecule=  Citric Acid (hence the name)

Output­  NAD+        NADH (Carry electrons and energy)    FAD+        FADH    6CO2   (From 2 Pyruvic Acids)    2 ATP (Not very much)    

Every time a Carbon is removed­  2 High Energy Electrons are Freed and stored by NAD and FAD

ATP= 1Total Electron Pairs= 10***

Remember:  Two Pyruvic Acids are formed from 1 Molecule of glucose, so for each Glucose Molecule, the Kreb's Cycle Spins Twice

Total Output is Doubled:ATP= 2NADH= 8 (16 electrons)

                                   FADH= 2  (4 electrons)

6

Citric Acid Cycleaka

Kreb's Cycle

7

C.  Electron Transport Chain and ATP Synthesis

1. Electrons carried to the inner       membrane by NADH and FADH       are dropped off at the beginning (Cytochrome A)

2. As the electrons are passed along, their energy is used to pump H+ ions out of the matrix and into the intermembrane space

       creating a Conc. Gradient (ACTIVE TRANSPORT)

3. The only way back into the matrix for H+ ions is through a protein called ATP Synthase.  As H+ move through ATP Synthase like water through a dam, energy is used to convert ADP toATP.

4. Each pair of electrons can produce between two and three ATPs     (Depends on if they came from NADH or  FADH)NADH=  28 ATP FADH= 4 ATPTotal of 32 ATPs created during ETC!!!!

AB

8

9

10

Energy Totals

Total of 36 ATP for each molecule of glucose 

11

12

Fermentation/Anaerobic Cellular Respiration

Occurs in the absence of Oxygen

If no O2 is present,  No way to clear Electrons from ETC

NADH and FADH2 cannot drop off electrons meaning all NAD+ and FAD are occupied. This shuts down the

13

Therefore there is nothing to do with the NADH from Glycolysis either.

but since glycolysis happens in the cytoplasm, it continues.  In order to keep NAD+ available, those produced by this process drop off their electrons the first place they can (back to Pyruvate)

This converts the molecule pyruvate into new products (Form Dictates Function)

14

In most animals, plants, and even bacteria the new molecule formed is Lactic Acid LACTIC ACID FERMENTATION

Pyruvic Acid Lactic Acid

Lactobacillus

15

In some single celled fungi called yeast, the new product is alcohol and CO2 

ALCOHOLIC FERMENTATION

Pyruvic Acid

Ethanol aka ethyl alcohol

CO2

16