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Cellular Respiration 
● Energy flow and chemical cycling in the biosphere 
○ Animals depend on plants to convert solar energy to: 
■ Chemical energy of sugars 
■ Other molecules we consume as food 
○ Photosynthesis​
: Uses light energy from the sun to power a chemical process 
that makes organic molecules 
● Producers and consumers 
○ Plants and other autotrophs (self­feeders)  
■ Make their own organic matter from inorganic materials 
○ Heterotrophs ​
(other feeders) 
■ Include humans and other animals that cannot make organic molecules 
from inorganic ones 
○ Autotrophs are producers because ecosystems depend on them for food  
○ Heterotrophs are consumers because they eat plants or other animals 
● The metabolic pathway of cellular respiration 
○ C​ 12​ 6​
H​  + 6O​
 → 6CO​
 = 6H​
O + ATP 
6​ O​
2​
2​
2​
■ Glucose + Oxygen → Carbon Dioxide + Water + Energy 
○ 6CO​
 + 6H​
O → C​ 12​ 6​
H​  + 6O​
2​
2​
6​ O​
2 
■ Carbon Dioxide + water → Photosynthesis → Glucose + Oxygen Gas 
● Overall equation for photosynthesis 
■ Notice the glucose used in CR is a product of photosynthesis
...
 CO​
 is a substrate in photosynthesis and a product of 
2​
CR 
● Chemical cycling between photosynthesis and cellular respiration 
○ The ingredients for photosynthesis are carbon dioxide and water 
■ CD is obtained from the air by a plant’s leaves 
■ Water is obtained from the damp soil by a plant’s roots 
○ Chloroplasts in the cells of leaves 
■ Use light energy to rearrange the atoms of CO​
 and H​
O which produces 
2​
2​
● Sugars (glucose)  
● Other organic molecules 
● Oxygen 
○ Plant and animal cells perform ​
cellular respiration​
 a chemical process that: 
■ Primarily occurs in the mitochondria 
■ Harvests energy stored in organic molecules 
■ Uses oxygen 
■ Generates ATP 
○ The waste products of cellular respiration are  
■ CO​
 and H​
O 
2​
2​
■ Used in photosynthesis 
○ Animals perform ONLY cellular respiration 
○ Plants perform photosynthesis AND CR 

●

●
●

●

Cellular Respiration: ​
Aerobic​
 harvest of food energy 
○ Cellular respiration 
■ The main way that chemical energy is harvested from food and converted 
to ATP 
■ This is an AEROBIC process→ Requires oxygen 
Aerobic metabolism 
○ Occurs when enough oxygen reaches cells to support their energy needs 
Anaerobic metabolism 
○ Occurs when when demand for oxygen is greater than the body’s ability to deliver 
it 
The Metabolic Pathway of Cellular Respiration 
○ Cellular respiration is an example of a metabolic pathway 
■ A series of chemical reactions in cells 
○ All of the reactions involved in cellular respiration can be grouped into 3 main 
stages 
■ Glycolysis  
● A 6­carbon glucose molecule is split in half to form 2 molecules of 
pyruvic acid 
○ Pyruvate must be moved from the cytoplasm into the 
mitochondria for aerobic respiration 
■ Pyruvic acid loses a carbon as CO​
2  
■ Oxidation of the fuel generates NADH 
■ Acetic acid attaches to coenzyme A 
■ Acetyl CoA 
+
● These 22 molecules then donate high energy electrons to NAD​
 
forming NADH 
● Uses 2 ATP molecules per glucose to split the six­carbon glucose 
○ Makes 4 additional ATP directly when enzymes transfer 
phosphate groups from fuel molecules to ADP 
● Thus, glycolysis produces a ​
net of 2​
 molecules of ATP per 
glucose molecule  
■ Citric Acid​
 (Krebs Cycle) 
● Extracts the energy of sugar by breaking the acetic acid molecules 
all the way down to CO​
2 
● Uses some of this energy to make ATP 
● Forms NADH and FADH​
2 
■ Electron Transport 
● Electron transport releases the energy your cells need to make the 
most of their ATP 
○ 32­36 ATP made 
● The molecules of electron transport chains are built into the inner 
membranes of mitochondria 

○

●

●

●
●

●

The chain functions as a chemical machine that uses 
energy released by the ‘fall’ of electrons to pump hydrogen 
ions across the inner mitochondrial membrane 
○ These hydrogen ions store potential energy 
○ This is where the O​
 you breathe is used 
2​
● When the hydrogen ions flow back through the membrane, they 
release energy 
○ The hydrogen ions flow through ​
ATP synthase 
■ Takes the energy from this flow  
■ Synthesizes ATP 
● Cyanide is a deadly poison that: 
○ Binds to one of the protein complexes in the electron 
transport chain 
○ Prevents the passage of electrons to oxygen 
○ Stops the production of ATP 
■ Stopping you lol 
NADH and Electron transport chains 
○ The path that electrons take on their way down from glucose to oxygen involves 
many stops 
The Versatility of Cellular Respiration 
○ Cellular respiration can “burn” other kinds of molecules besides glucose 
■ Diverse types of carbohydrates 
■ Fats 
■ Proteins 
KNOW HOW TO INTERPRET SLIDE ABOUT GLYCEROL ENTERING AND PROTEINS 
ENTERING 
Adding Up the ATP From CR 
○ Glycolysis = 2 net ATP 
○ Citric Acid = 2 net ATP 
○ Electron transport = 34 ATP molecules 
○ Aerobic respiration results in ~ 38 ATP molecules 
○ Anaerobic respiration goes only through glycolysis generating 2 ATP molecules 
Fermentation: Anaerobic harvest of food energy 
○ Some of your cells can work for short periods without oxygen 
■ For example, muscle cells can produce ATP under anaerobic conditions 
○ Fermentation 
■ The anaerobic harvest of food energy 
○ Glycolysis is the metabolic pathway that provides ATP during fermentation 
■ In human muscle cells, lactic acid is a by­product 
■ “feeling the burn” 
● When you exercise 
○ Muscles need energy in order to perform work 

○

○

Your cells use oxygen to release energy from the sugar 
glucose 
● Anaerobic Metabolism (human)  
○ without enough oxygen muscle cells break down glucose 
to produce lactic acid 
○ Lactic acid is associated with the “burn” you feel after 
heavy exercise 
○ If too much lactic acid builds up, your muscles give out 
● Physical conditioning allows your body to adapt to increased 
activity 
Fermentation in microorganisms 
■ Fermentation alone is able to sustain many types of microorganisms 
■ The lactic acid is produced by microbes using fermentation is used to 
produce 
● Cheese, sour cream, and yogurt dairy products 
● Soy sauce, pickles, olives 
● Sausage meat products 
■ Yeast are a type of microscopic fungus that 
● Use a different type of fermentation 
● Produce CO​
 and ethyl alcohol instead of lactic acid 
2​
■ This type of fermenation called alcoholic fermentation is used to produce 
● Beer 
● Wine 
● Breads 



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