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F.P.A
Quiz by patricio
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Session 4 Hindi quiz on letters p and fEnglish Adventure My Body unit 5- a,b,c,t,s,m,l,g,h,f,p,i,eP.Akt LPP.AKT LP UJI COBA2. Sound Letter A Form 2 (F to P)Understanding Quantum Theory of Electrons in Atoms The goal of this section is to understand the electron orbitals (location of electrons in atoms), their different energies, and other properties. The use of quantum theory provides the best understanding to these topics. This knowledge is a precursor to chemical bonding. As was described previously, electrons in atoms can exist only on discrete energy levels but not between them. It is said that the energy of an electron in an atom is quantized, that is, it can be equal only to certain specific values and can jump from one energy level to another but not transition smoothly or stay between these levels. The energy levels are labeled with an n value, where n = 1, 2, 3, …. Generally speaking, the energy of an electron in an atom is greater for greater values of n. This number, n, is referred to as the principal quantum number. The principal quantum number defines the location of the energy level. It is essentially the same concept as the n in the Bohr atom description. Another name for the principal quantum number is the shell number. The shells of an atom can be thought of concentric circles radiating out from the nucleus. The electrons that belong to a specific shell are most likely to be found within the corresponding circular area. The further we proceed from the nucleus, the higher the shell number, and so the higher the energy level (Figure 9.4.1). The positively charged protons in the nucleus stabilize the electronic orbitals by electrostatic attraction between the positive charges of the protons and the negative charges of the electrons. So the further away the electron is from the nucleus, the greater the energy it has. This quantum mechanical model for where electrons reside in an atom can be used to look at electronic transitions, the events when an electron moves from one energy level to another. If the transition is to a higher energy level, energy is absorbed, and the energy change has a positive value. To obtain the amount of energy necessary for the transition to a higher energy level, a photon is absorbed by the atom. A transition to a lower energy level involves a release of energy, and the energy change is negative. This process is accompanied by emission of a photon by the atom. The following equation summarizes these relationships and is based on the hydrogen atom: The values nf and ni are the final and initial energy states of the electron. The principal quantum number is one of three quantum numbers used to characterize an orbital. An atomic orbital, which is distinct from an orbit, is a general region in an atom within which an electron is most probable to reside. The quantum mechanical model specifies the probability of finding an electron in the three-dimensional space around the nucleus and is based on solutions of the Schrödinger equation. In addition, the principal quantum number defines the energy of an electron in a hydrogen or hydrogen-like atom or an ion (an atom or an ion with only one electron) and the general region in which discrete energy levels of electrons in a multi-electron atoms and ions are located. Another quantum number is l, the angular momentum quantum number. It is an integer that defines the shape of the orbital, and takes on the values, l = 0, 1, 2, …, n – 1. This means that an orbital with n = 1 can have only one value of l, l = 0, whereas n = 2 permits l = 0 and l = 1, and so on. The principal quantum number defines the general size and energy of the orbital. The l value specifies the shape of the orbital. Orbitals with the same value of l form a subshell. In addition, the greater the angular momentum quantum number, the greater is the angular momentum of an electron at this orbital. Orbitals with l = 0 are called s orbitals (or the s subshells). The value l = 1 corresponds to the p orbitals. For a given n, p orbitals constitute a p subshell (e.g., 3p if n = 3). The orbitals with l = 2 are called the d orbitals, followed by the f-, g-, and h-orbitals for l = 3, 4, 5, and there are higher values we will not consider. There are certain distances from the nucleus at which the probability density of finding an electron located at a particular orbital is zero. In other words, the value of the wavefunction ψ is zero at this distance for this orbital. Such a value of radius r is called a radial node. The number of radial nodes in an orbital is n – l – 1. Consider the examples in Figure 9.4.2. The orbitals depicted are of the s type, thus l = 0 for all of them. It can be seen from the graphs of the probability densities that there are 1 – 0 – 1 = 0 places where the density is zero (nodes) for 1s (n = 1), 2 – 0 – 1 = 1 node for 2s, and 3 – 0 – 1 = 2 nodes for the 3s orbitals. The s subshell electron density distribution is spherical and the p subshell has a dumbbell shape. The d and f orbitals are more complex. These shapes represent the three-dimensional regions within which the electron is likely to be found. Principal quantum number (n) & Orbital angular momentum (l): The Orbital Subshell: https://youtu.be/ms7WR149fAY If an electron has an angular momentum (l ≠ 0), then this vector can point in different directions. In addition, the z component of the angular momentum can have more than one value. This means that if a magnetic field is applied in the z direction, orbitals with different values of the z component of the angular momentum will have different energies resulting from interacting with the field. The magnetic quantum number, called ml, specifies the z component of the angular momentum for a particular orbital. For example, for an s orbital, l = 0, and the only value of ml is zero. For p orbitals, l = 1, and ml can be equal to –1, 0, or +1. Generally speaking, ml can be equal to –l, –(l – 1), …, –1, 0, +1, …, (l – 1), l. The total number of possible orbitals with the same value of l (a subshell) is 2l + 1. Thus, there is one s-orbital for ml = 0, there are three p-orbitals for ml = 1, five d-orbitals for ml = 2, seven f-orbitals for ml = 3, and so forth. The principal quantum number defines the general value of the electronic energy. The angular momentum quantum number determines the shape of the orbital. And the magnetic quantum number specifies orientation of the orbital in space, as can be seen in Figure 9.4.3. Figure 9.4.4 illustrates the energy levels for various orbitals. The number before the orbital name (such as 2s, 3p, and so forth) stands for the principal quantum number, n. The letter in the orbital name defines the subshell with a specific angular momentum quantum number l = 0 for s orbitals, 1 for p orbitals, 2 for d orbitals. Finally, there are more than one possible orbitals for l ≥ 1, each corresponding to a specific value of ml. In the case of a hydrogen atom or a one-electron ion (such as He+, Li2+, and so on), energies of all the orbitals with the same n are the same. This is called a degeneracy, and the energy levels for the same principal quantum number, n, are called degenerate energy levels. However, in atoms with more than one electron, this degeneracy is eliminated by the electron–electron interactions, and orbitals that belong to different subshells have different energies. Orbitals within the same subshell (for example ns, np, nd, nf, such as 2p, 3s) are still degenerate and have the same energy. While the three quantum numbers discussed in the previous paragraphs work well for describing electron orbitals, some experiments showed that they were not sufficient to explain all observed results. It was demonstrated in the 1920s that when hydrogen-line spectra are examined at extremely high resolution, some lines are actually not single peaks but, rather, pairs of closely spaced lines. This is the so-called fine structure of the spectrum, and it implies that there are additional small differences in energies of electrons even when they are located in the same orbital. These observations led Samuel Goudsmit and George Uhlenbeck to propose that electrons have a fourth quantum number. They called this the spin quantum number, or ms. The other three quantum numbers, n, l, and ml, are properties of specific atomic orbitals that also define in what part of the space an electron is most likely to be located. Orbitals are a result of solving the Schrödinger equation for electrons in atoms. The electron spin is a different kind of property. It is a completely quantum phenomenon with no analogues in the classical realm. In addition, it cannot be derived from solving the Schrödinger equation and is not related to the normal spatial coordinates (such as the Cartesian x, y, and z). Electron spin describes an intrinsic electron “rotation” or “spinning.” Each electron acts as a tiny magnet or a tiny rotating object with an angular momentum, even though this rotation cannot be observed in terms of the spatial coordinates. The magnitude of the overall electron spin can only have one value, and an electron can only “spin” in one of two quantized states. One is termed the α state, with the z component of the spin being in the positive direction of the z axis. This corresponds to the spin quantum number ms=12. The other is called the β state, with the z component of the spin being negative and ms=−12. Any electron, regardless of the atomic orbital it is located in, can only have one of those two values of the spin quantum number. The energies of electrons having ms=−12 and ms=12 are different if an external magnetic field is applied. Figure 9.4.5 illustrates this phenomenon. An electron acts like a tiny magnet. Its moment is directed up (in the positive direction of the z axis) for the 12 spin quantum number and down (in the negative z direction) for the spin quantum number of −12. A magnet has a lower energy if its magnetic moment is aligned with the external magnetic field (the left electron) and a higher energy for the magnetic moment being opposite to the applied field. This is why an electron with ms=12 has a slightly lower energy in an external field in the positive z direction, and an electron with ms=−12 has a slightly higher energy in the same field. This is true even for an electron occupying the same orbital in an atom. A spectral line corresponding to a transition for electrons from the same orbital but with different spin quantum numbers has two possible values of energy; thus, the line in the spectrum will show a fine structure splitting. The Pauli Exclusion Principle An electron in an atom is completely described by four quantum numbers: n, l, ml, and ms. The first three quantum numbers define the orbital and the fourth quantum number describes the intrinsic electron property called spin. An Austrian physicist Wolfgang Pauli formulated a general principle that gives the last piece of information that we need to understand the general behavior of electrons in atoms. The Pauli exclusion principle can be formulated as follows: No two electrons in the same atom can have exactly the same set of all the four quantum numbers. What this means is that electrons can share the same orbital (the same set of the quantum numbers n, l, and ml), but only if their spin quantum numbers ms have different values. Since the spin quantum number can only have two values (±12), no more than two electrons can occupy the same orbital (and if two electrons are located in the same orbital, they must have opposite spins). Therefore, any atomic orbital can be populated by only zero, one, or two electrons. The properties and meaning of the quantum numbers of electrons in atoms are brieflyCiao ragazzi in questo video parleremo di integrali vedremo innanzitutto in maniera un po informale di che cosa si tratta poi cercheremo di darne una definizione un po più rigorosa e infine vedremo concretamente come fare a calcolarli supponevo quindi che ci vengano assegnate una certa funzione f dx e un certo intervallo ab sull'asse hicks allora potete pensare all'integrale della funzione f dx sull'intervallo abili come all'area della regione di piano che vi ho colorato qui in giallo e che vedete è sostanzialmente l'area sottesa dal grafico della funzione f dx all'interno dell'inter vallino ap né altre parole l'integrale definito tra e b della funzione f dx integrata index che si indica con questa notazione ci fornisce l'area consegna della regione di piano compresa tra il grafico di f dx l'asse hicks e le rette verticali hicks uguale a da edx uguale sa.ba perché dico aria con il segno ragazzi perché quello che accade è che se il grafico della funzione f dx che io ho preso qui al di sopra della sx fosse invece al di sotto quindi se volete se la funzione f dx fosse negativa nell'inter vallino abi che ci interessa allora avremo che il risultato dell'integrale coinciderebbe con un numero che è l'area cambiata però disegno queste considerazioni sull'interpretazione geometrica dell'integrale ed in particolare sulle eventuali segno da dare all'area riprenderemo meglio in uno dei video successivi e vi saranno più chiare tra un attimo quando ci occuperemo della definizione formale dell'integrale prima però cerchiamo di capire come si chiamano le varie parti che compongono questa notazione l'intervallo avente come estremi a e b lungo qui svolgiamo l'operazione di integrazione prende il nome di intervallo o se volete anche zona di integrazione mentre la funzione f dx che stiamo integrando quindi quella di cui ci interessa l'area del sotto grafico prendendo a me di funzione integrando mentre dell'ics che ci compare qui in fondo a chiusura della notazione ci ricorda che stiamo integrando rispetto alla variabile cerchiamo a questo punto di capire come si fa a definire ha vigorosamente ed integrale e nel fare questo cominciamo considerando il caso di una funzione costante che valga sempre k e che abbia quindi come grafico una retta orizzontale per funzioni di questo tipo quindi funzioni che assumano sempre lo stesso valore all'interno dell'intervallo che ci interessa integrale viene definito dal prodotto della lunghezza dell'intervallo quindi p meno a x il valore costante che la funzione assume all'interno dell'intervallo quindi k e coincide quindi con l'area con segno del rettangolino che si viene a costruire tra il grafico della funzione l'asse hicks e le rette verticali hicks uguale ad a ed hicks uguale a b e capiti anche perché l'area col segno x che vedete b meno a che rappresenta la lunghezza della base viene sicuramente positivo infatti bit è più grande di a mentre il valore k costante che assume la funzione potrebbe anche essere negativo se questa retta orizzontale stesse al di sotto capite dell'asse delle ascisse e quindi quello che accade che il prodotto di queste due quantità ci fornisce l'area del rettangolino se k e maggiore di zero mentre ci fornirebbe l'area del rettangolino cambiata disegno se k fosse una quantità negativa abbiamo quindi visto che definire l'integrale risulta abbastanza semplice se la nostra funzione è costante e risulta un'operazione poco più complicata se la nostra funzione invece di essere costante è costante a tratti le funzioni costanti a tratti dette anche funzioni a scala non sono altro che funzioni come quella che vi ho riportato qui che assumano un certo valore per esempio k con uno in un primo intervallo poi assumono un nuovo valore per esempio k con due in un secondo intervallo e così via per un certo numero di intervalli che io che ho chiamato genericamente n quindi nell'ennesimo intervallino la funzione assumerà il valore k con n capite che a questo punto il nostro intervallo ab illo possiamo pensare come suddiviso in tanti intervalli più piccoli e vedete che ho chiamato hicks con 0 ed hicks con uno gli estremi qui del primo intervallino poi avremo hicks con uno e di xco gli estremi del secondo e così via finché a questo punto l'ultima sarebbe hicks con n e il precedente hicks con è nemmeno uno e naturalmente avremo che hicks con zero coincide con all'inizio ed hicks con n coinciderebbe quindi con b per una funzione di questo tipo quindi per una funzione a scala l'integrale viene definito come la somma algebrica delle aree prese naturalmente consegna dei vari rettangolini che si vengono a creare vedete in corrispondenza di ciascuno dei tratti in cui la funzione risulta costante vedete che i due termini che compaiono moltiplicati all'interno della sommatoria non sono altro che la base è l'altezza presa col segno del jesi mo rettangolino della nostra sequenza di n rettangolini complessivi e quindi fare la sommatoria per i che va da 1 fino ad n significa proprio poi sommare tutti questi contributi tra di loro fin qui quindi è tutto abbastanza easy l'unica differenza tra il primo caso il secondo caso se volete è che invece di avere un unico rettangolino abbiamo di sotto più rettangolini ma si tratta comunque di fare delle aree di rettangoli eventualmente prese e consegnò la faccenda diventa invece molto meno banale quando la nostra funzione non è costante perché a questo punto il sotto grafico vedete è diventato un trappeto ed è già una figura che assomiglia a un trapezio vedete a due lati paralleli ma al posto di avere un lato obliquo cern passatemi il termine un lato storto e questo naturalmente complica la cosa perché non abbiamo più una formula comoda come l'area del rettangolo da poter utilizzare come fare quindi a cavarsela in questo caso l'idea è fondamentalmente quella di andare a considerare delle funzioni a scala che siano sempre maggiori uguali della nostra funzione f dx vedete io qui viene disegnata una che ho chiamato hdx e vedete che sta sempre al di sopra o al limite eventualmente coincide con la nostra funzione f dx e quello che possiamo fare sostanzialmente approssimare il valore dell'area che vogliamo calcolare con l'integrale della funzione a scala verde e questo integrale della funzione a scala verde l'abbiamo definito prima non è altro che la somma delle aree di questi rettangolini prese con il proprio segno più precisamente possiamo dire che l'area del sotto grafico che ci riproponiamo di calcolare deve essere minore o uguale dell'integrale tra i big della funzione a scala hdx ed è anche chiaro che di funzione a scala hdx che siano sempre maggiori uguali della funzione f all'interno dell'intervallo ab non c'è solo questa ce ne sono naturalmente infinite e di queste infinite funzioni come potete notare dando un occhiata questa animazione ce ne sono alcune che approssimano meglio di altre l'area gialla che ci riproponiamo di calcolare e di conseguenza se noi considerassimo l'insieme di queste infinite funzioni e più precisamente l'insieme dei loro integrali ci aspettiamo che l'estremo inferiore di questo insieme coincide sostanzialmente con l'area che vogliamo calcolare e questo perché i ragazzi perché funzioni a scala di questo tipo sostanzialmente approssimano per eccesso la funzione viola e quindi il loro integrale ci fornirà una sovrastima dell'area e quindi se immaginassimo di prendere vi avviate le funzioni a scala che approssimano sempre meglio il comportamento della f ci aspettiamo in tutta risposta che i loro integrale diventino sempre più piccoli cioè sempre più vicini al valore vero dell'area che stiamo cercando di calcolare e quindi capite che il valore dell'area diventa proprio qui il numero a cui questi integrali tendono a mano a mano che miglioriamo l'approssimazione e quindi capite diventa l'estremo inferiore del loro insieme naturalmente lo stesso giochino che noi abbiamo appena fatto con le funzioni hdx che sovrastimano la funzione f1 lo potrebbe fare con delle funzioni a scala tipo la gdx che vi ho disegnato qui che invece sottostimano il valore di f cioè sono delle funzioni a scala che sono sempre minori uguali dalla effe dx è chiaro che similmente a quanto accadeva prima di funzioni gdx di questo tipo ce ne sono infinite e naturalmente alcune approssimeranno meglio di altre l'andamento della funzione f e dunque se consideriamo gli insieme dei loro integrali possiamo pensare al valore dell'area che vogliamo calcolare come all'estremo sud di ore di questo insieme se quindi come spesso accade l'estremo superiori di un insieme coincide con l'estremo inferiore dell'altro allora si dice che la funzione arimany integrabile sull'intervallo a b ed il valore comune è proprio l'integrale della funzione f calcolato sull'intervallo ab cosa che geometricamente possiamo interpretare come la misura nell'area o perché ho detto se come spesso accade questi due valori coincidono perché in realtà potrebbe sembrare scontato che debbano coincidere nel senso che ci si immagina che si all'estremo superiore di questo insieme che l'estremo inferiore di quest'altro insieme sostanzialmente debbano restituire l'area in realtà però ci sono dei casi di funzioni anche limitate ma molto particolari in cui questo non accade se siete curiosi e guardate che sono funzioni comunque molto poco frequenti vi lascio un link nella descrizione qui sotto dove potete approfondire la cosa capito questo vediamo adesso come si fa concretamente a calcolare un integrale e in maniera se volete in un certo senso analoga a quanto accadeva per le derivate per fare il calcolo degli integrali non si sfrutta direttamente la definizione che abbiamo appena dato un po come quando dovete calcolare una derivata e non vi sporcate le mani direttamente con il limite del rapporto incrementale che sarebbe proprio la definizione della derivata ci sono delle strategie più efficaci più rapide se volete per fare questo calcolo ecco qualcosa di simile accade con gli integrali e cerchiamo di capire concretamente come si fa la prima cosa che devo fare se voglio calcolare l'integrale di una certa funzione f dx sull'intervallo ab è quella di trovare un'altra funzione che nell'intervallo ab abbia la nostra fbx come derivata cioè dove trovare una cosiddetta primitiva della funzione f dx una volta trovata e di solito la si indica con f grande se la funzione di partenza la effe piccolo si va a calcolarla nei due estremi di integrazione è una volta che siano questi due valori c'è una volta che abbiamo f grande di b ed f grandi di a è sufficiente sottrarli per trovare proprio il valore dell'integrale quindi fondamentalmente la procedura è basata tre passaggi provo una primitiva la calcolo nei due estremi di integrazione e sottraggo questi due numeri il risultato è proprio il valore dell'integrale per capire meglio la cosa consideriamo subito un esempio e supponiamo quindi di dover calcolare l'integrale tra 0 e 5 d3x quadro index allora per prima cosa dobbiamo trovare una funzione che abbia 3x quadro come derivata nell'intervallo 05 e se ci pensate bene qual è una funzione che a 3x quadro come derivata per esempio la funzione hicks al cubo che noi dobbiamo andare a calcolare negli estremi di integrazione che sono hicks uguale a 5 ed hicks uguale a zero e vedete che per indicare che la dobbiamo calcolare proprio nei due estremi 5 è 0 si utilizza questa notazione con due parentesi quadrate e si riportano gli estremi 1 qui in alto e l'altro qui in basso quindi questa notazione sottende che adesso questo hicks al cubo lo dovremmo calcolare prima i knicks uguale a 5 e poi i knicks uguale a zero e poi dovremmo sottrarre i due valori che otteniamo se quindi lo facciamo concretamente vedete che otteniamo 5 elevato alla terza che non è altro che la primitiva hicks alla terza calcolata mettendo al posto della x5 e gli dobbiamo poi sottrarre sempre la primitiva hicks alla terza calcolata però i knicks uguale a zero cioè mettendo 0 al posto della ics e LESSON 4. Cellular Respiration • Define cellular respiration • Identify the stages of clan respiration You have just learned how the energy from the sun is captured, processed, and stored in the form of glucose. Cellular respiration, another important life process, is the means by which cells release the stored energy in glucose to make adenosine triphosphate (ATP). The primary goal of this life process is to convert stored energy into usable form, such as ATP, for the cells to carry out their functions. Cellular respiration involves several chemical reactions. The reactions can be summed up in the following equation: C6 H12 O6 + 602 ----- 6 CO₂ +6H₂O + ATP Glucose oxygen carbon dioxide water energy Aerobic respiration reactions, or cellular respiration that takes place in the presence of oxygen, can be grouped into three stages glycolysis, Krebs cycle, and electron transport chain (ETC). Stage 1: Glycolysis Glycolysis is the process that breaks down one molecule of 6-C glucose into 3-C pyruvates or pyruvic acids. It also releases four molecules of ATP. This process occurs in the cytoplasm of the cell. The following is the step-by-step process of glycolysis. Take note that several enzymes are involved in this process. 1. The first step of glycolysis requires energy. It can only proceed when the two ATP molecules donate energy to the glucose by transferring a phosphate group with the help of an enzyme, producing glucose 6-phosphate 2. Then, a specific enzyme promotes the rearrangement of the atoms, producing the fructose 6-phosphate. 3. The action of the enzyme in step 2 promotes the transfer of a phosphate group from another ATP molecule, forming fructose 1,6-bisphosphate. 4. The resulting fructose 1,6-bisphosphate molecules, with the help of another enzyme, splits into two molecules, each with three carbon backbones. These two sugars are dihydroxyacetone phosphate and glyceraldehyde 3-phosphate. 5. Another important enzyme then rapidly interconverts the molecules of dihydro-xyacetone phosphate and glyceraldehyde 3-phosphate. This produces two molecules of glyceraldehyde 3-phosphate or 3-phosphoglyceraldehyde (PGAL) 6. The succeeding step involves another enzyme-mediated action. The hydrogen (H) from PGAL is transferred to the oxidizing agent, nicotinamide adenine dinucleotide (NAD), which forms NADH. A phosphate (P) is also added from the cytosol of the cell to oxidize the two molecules of PGAL, forming two 1.3-bisphosphoglycerate. 7. A phosphate (P) from 1,3-biphosphoglycerate is transferred to ADP to form ATP. This happens for each of the two 1,3-bisphosphoglycerate. resulting to a yield of two ATP and two 3-phosphoglycerate molecules. 8. A phosphate is transferred from 3-phosphoglycerate molecules from the third carbon to the second carbon, forming 2-phosphoglycerate molecules A hydrogen atom and a hydroxyl ((OH) group is released, which then combines to form water (H2O). The removal of H2O from 2-phosphoglycerate results in the formation of 2- phosphoglycerate molecules. 9. A hydrogen atom and a hydroxyl ((OH) group is released, which then combines to form water (H2O). The removal of H2O from 2-phosphoglycerate results in the formation of two phosphoenolpyruvic acid (PEP) 10. Phosphate (P) from PEP is transferred to ADP (and forms ATP) and the final product, pyruvic acid. This reaction yields two molecules of pyruvic acid and two ATP molecules In summary, a single glucose molecule that undergoes the process of glycolysis produces two molecules of pyruvic acid, four molecules of ATP, two molecules of NADEL and two molecules of H.O. However, only two molecules of ATP are counted as net products since two molecules of ATP are spent throughout the process. Stage II: Krebs Cycle The Krebs cycle, named after its proponent Sir Hans Adolf Krebs, is a cyclical series of enzyme-controlled reactions. This stage of cellular respiration occurs in the matrix of the mitochondria. It is sometimes. called the citric acid cycle (CAC) since it produces citric acid. Citric acid contains three carboxyl (COOH) groups; hence, it is also called the tricarboxylic acid cycle (TCA). This requires the pyruvic acids produced during glycolysis. The main function of this cycle is to produce high-energy-yielding molecules, namely, NADH and flavin adenine dinucleotide (FADH) that will later on be used in the electron transport chain reaction. Figure 6-7. Summary of glycolysis and corresponding products in each reaction presented (See Appendix F on page 285 for an enlarged and complete version of the image.) An initial process is needed for the Krebs cycle to begin. As a pyruvate molecule from glycolysis enters the mitochondrion, it undergoes an important preliminary ate to form acetyl-CoA reaction. Coenzyme-A (COA) combines with pyruvate help of an enzymatic complex. This conversion also produces CO, and NADH. The Krebs cycle is summarized as follows. Take note that several enzymes are involved in this process. 1. The Krebs cycle technically begins when the acetyl-CoA combines with oxaloacetic acid (OAA), a 4-C molecule, to produce citric acid, a 6-C molecule. 2. With the aid of an enzyme, the citric acid now goes through a series of reactions that releases energy. Water molecule is removed from the citric acid and is returned in a different location. The-OH group is repositioned, forming the molecule isocitrate. 3. Isocitrate is then oxidized, forming the a-ketoglutarate, a 5-C molecule. The byproducts of this reaction are NADH and CO, 4 The a-ketoglutarate loses its CO, and a coenzyme-A is added in its place. The decarboxylation occurs with the help of NAD, which then becomes NADH. The resulting molecule is called succinyl-CoA. 5. Succinyl-CoA is converted into succinate. Also in this reaction, a molecule of guanosine triphosphate (GTP) is synthesized. The GTP molecule has similar structure and energy properties to that of ATP and is used by cells the same way. The free phosphate group attacks the succinyl-CoA molecule, which detaches the COA. Then, phosphate is attached to GDP to come up with GTP, similar to the process that occur in ATP synthesis (from ADP to ATP). 6. Two hydrogens are removed from succinate, A molecule of flavin adenine dinucleotide (FAD), a coenzyme similar to NAD, is reduced to FADH, as it takes the hydrogens from the succinate. This reaction produces the fumarate. 7. Fumarate is then converted into malate as the addition of a water molecule is catalyzed. The final reaction is the regeneration of oxaloacetate. The resulting byproduct of this regeneration is NADH Recall that two pyruvate molecules were produced during glycolysis, causing the Krebs cycle to turn twice. Each tuts produces three molecules of NADH, single ATH one FADIH, and the by-product CO, which is exhaled. Stage III: Electron Transport Chain The electron transport chain (ETC) is a series of photon pumps on the inner membrane of the mitochondrion. Electron transport is the last stage of the cellular respiration. In this stage, the energy from NADH and FADH, from the Krebs cycle is transferred to ADP to produce ATP. This process is generally known as oxidative phosphorylation. This energy coupling mechanism in the cell was revealed by the work of Peter stored energy in the form of proton (1) gradient to phosphorylate (add phosphate) ADP and produce ATP. The pumping of hydrogen sons across the inner membrane creates higher concentration ions in the inner membrane than on the outside of the membrane. This chemiosmotic gradient causes the ions to flow back across the membrane where the concentration of ions is lower. ATP synthase lined in the matrix serve as a channel protein, helping the ions to move across the membrane. The chemiosmotic gradient powers the phosphorylation of ADP to ATP, which also occurs in the ATP synthase. After passing through the ETC, the oxygen, being the final hydrogen acceptor, combines with two electrons and two protons, forming a water molecule. Water is a by-product of cellular respiration and is excreted. MINI TEST 6-3 1. Which energy-releasing pathway yields the most ATF in each glucose molecule? 2. Briefly describe the two stages of aerobic respiration that follow glycolysis: (a) Krebs cycle (b) Electron transport chain Anaerobic Respiration Most cells carry out arrobic respiration when oxygen is present. Aerobic respiration is an efficient process that yields a lot of ATP. However, many organisms thrive in mud, marshes, animal gut, canned goods, sewage treatment pond, and deep oceans where oxygen is scarce. Organisms that can live without oxygen are called anaerobes. Cellular respiration that proceeds without the presence of oxygen is called anaerobic respiration. In the event that the oxygen supply becomes low, aerobic cells also perform fermentation and lactic acid fermentation anaerobic pathways. There are two common anaerobic pathways in these cells, alcoholic fermentation and lactic acid fermentation. In alcoholic fermentation, ethyl alcohol and carbon dioxide are produced by some cells using the pyruvate from glycolysis. Each pyruvate molecule is rearranged into acetaldehyde and carbon dioxide, which is eventually released. NADII gives up electrons to acetaldehyde to form ethanol Fermentation is widely used in the industry. Yeast, a fungus used in making bread. can undergo anaerobic respiration. Bakers aux sugar, flour, water, and yeast to form the bread dough. The dough rises due to the carbon dioxide and alcohol released by the yeast cells trapped in air bubbles. Beer and wine manufacturers, we yeast to ferment the sugars in wheat and grape juice, forming alcoholic beverages such as beer and wine. In some cells, glycolysis produces two pyruvates, two NADH molecules, and two ATP molecules. Pyruvate itself becomes the final acceptor of the electrons from the NADH that produces the final product: lactate. Oftentimes, this product is called lactic acid. Human skeletal muscles can carry out fermentation when the blood cannot supply the cells with adequate oxygen during strenuous activities. When lactic acid builds up in the muscles, fatigue, burning sensation, and cramps result. Lactic acid will continue to build up until there is adequate supply of oxygen. Lactic acid is then converted back into pyruvate in the liver. Muscles also restore normal functions. Have you ever wondered why milk or cream turns sour after some time? Bacterial cells that undergo fermentation are responsible in producing lactate that turns the milk sour. These bacteria are used in manufacturing yogurt and sour milk products. Fermentation pathways do not breakdown and utilize the glucose completely. ATP is no longer produced beyond the process of glycolysis. Thus, energy produced is just enough for some single-celled organisms, or the energy can only be used by multicellular organisms for a short period.