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La respiration cellulaire est une étape essentielle pour la survie de nos cellules. Mais as-tu déjà entendu parler de l’équation de la respiration cellulaire ? Si tu veux percer les mystères de ce processus vital, plongeons ensemble dans les méandres de cette formule fascinante qui régule notre énergie au niveau cellulaire. Prêt.e pour un voyage au cœur de la biologie ?

Processus de l’équation de la respiration cellulaire

La respiration cellulaire est un processus vital par lequel les cellules convertissent les nutriments en énergie. Ce catabolisme aérobie implique plusieurs réactions biochimiques mais peut être résumé par une équation générale : C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + énergie. Cette équation représente la dégradation du glucose en présence d’oxygène, produisant du dioxyde de carbone, de l’eau et de l’ATP, la monnaie énergétique de la cellule.

Le processus se déroule en trois phases principales :

  • Glycolyse : se déroule dans le cytoplasme et décompose le glucose en pyruvate, produisant un petit rendement d’ATP.
  • Cycle de Krebs : se déroule dans la matrice mitochondriale. Le pyruvate est converti en acétyl-CoA qui entre dans le cycle, libérant CO2 et générant des transporteurs d’électrons chargés d’énergie.
  • Chaîne de transport d’électrons : située dans la membrane interne de la mitochondrie, où les transporteurs d’électrons précédemment réduits cèdent leurs électrons, produisant beaucoup d’ATP et de l’eau en utilisant l’oxygène.

Chaque étape de la respiration cellulaire contribue à la maximisation de l’ATP pour la cellule, essentielle pour soigner et régénérer les tissus, ainsi que pour diverses fonctions métaboliques. Ce mécanisme complexe montre combien l’optimisation des processus biochimiques est cruciale pour maintenir la vitalité cellulaire.

La glycolyse

La respiration cellulaire est un processus vital où les cellules convertissent les nutriments, principalement le glucose, en énergie sous forme d’ATP (Adénosine TriPhosphate), libérant du dioxyde de carbone et de l’eau comme sous-produits. Cette réaction chimique complexe est essentielle pour fournir l’énergie nécessaire aux différentes fonctions cellulaires chez presque tous les organismes vivants.

Le processus de la respiration cellulaire peut être décrit par l’équation chimique suivante :
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + énergie (ATP).

Dans la première étape, appelée glycolyse, le glucose est décomposé en molécules plus petites de pyruvate, générant un peu d’énergie directement utilisable sous forme d’ATP, ainsi que des porteurs d’électrons riches en énergie, connus sous le nom de NADH. Cette étape se déroule dans le cytoplasme de la cellule et ne nécessite pas d’oxygène, donc elle est qualifiée de processus anaérobie.

Le pyruvate produit est ensuite transporté dans les mitochondries, où il subit une série de réactions appelée cycle de Krebs ou cycle de l’acide citrique. Au cours de cette phase, la décomposition complète du pyruvate libère du dioxyde de carbone et produit davantage de molécules de NADH ainsi que de FADH2, un autre porteur d’électrons.

Enfin, les électrons de NADH et FADH2 sont utilisés dans la chaîne de transport d’électrons, phase dans laquelle l’oxygène joue un rôle essentiel. Les électrons passent par une série de réactions qui libèrent l’énergie nécessaire pour synthétiser jusqu’à 34 molécules d’ATP supplémentaires, selon les conditions cellulaires. Le produit final de cette chaîne réactionnelle est l’eau, formée lorsque les électrons et les protons s’associent à l’oxygène molecular.

L’ensemble de ces étapes fait que la respiration cellulaire est cruciale pour convertir l’énergie chimique en énergie facilement utilisable, permettant ainsi aux cellules de fonctionner efficacement et de soutenir des activités biologiques vitales.

Cycle de Krebs

La respiration cellulaire est un processus vital par lequel les cellules convertissent les nutriments en énergie sous forme d’ATP (adénosine triphosphate), en utilisant l’oxygène et en libérant du dioxyde de carbone. Cette réaction chimique complexe est essentielle pour maintenir les fonctions biologiques des organismes vivants.

Le processus commence par la glycolyse, une série de réactions qui se déroule dans le cytoplasme de la cellule, où une molécule de glucose est décomposée en deux molécules de pyruvate. Cette étape produit également de petites quantités d’ATP et de NADH, un porteur d’électrons.

Le cycle de Krebs, également connu sous le nom de cycle de l’acide citrique, prend le relais dans les mitochondries. Ici, le pyruvate est converti en acétyl-CoA, qui est ensuite oxydé pour produire davantage de NADH, ainsi que FADH2 (un autre transporteur d’électrons) et du GTP ou ATP directement. Ces réactions libèrent également du dioxyde de carbone comme sous-produit.

La dernière phase de la respiration cellulaire est la chaîne de transport d’électrons. Les électrons provenant du NADH et du FADH2 passent à travers une série de complexes protéiques situés dans la membrane interne des mitochondries. Cette transfert d’électrons génère un gradient de protons qui permet à l’ATP synthase de synthétiser une grande quantité d’ATP. L’oxygène joue un rôle clé dans ce processus en tant que dernier accepteur d’électrons, se combinant avec les protons pour former de l’eau.

En somme, la respiration cellulaire assure la production continue d’ATP nécessaire pour les diverses fonctions cellulaires, rendant ce processus indispensable pour la survie des êtres vivants.

La chaîne de transport d’électrons

La respiration cellulaire est un processus vital dans lequel les cellules convertissent les nutriments en énergie sous forme d’ATP (adénosine triphosphate). Cette conversion permet à toutes les fonctions cellulaires de se dérouler. Le fondement de ce processus repose sur l’équation chimique globale:

La glucose (C6H12O6) et l’oxygène (O2) sont transformés en dioxyde de carbone (CO2) et eau (H2O), libérant de l’énergie capturée sous forme d’ATP. Ce processus se déroule en plusieurs étapes clés: la glycolyse, le cycle de Krebs, et la chaîne de transport d’électrons.

Durant la glycolyse qui se déroule dans le cytoplasme de la cellule, une molécule de glucose est décomposée en deux molécules de pyruvate. Cette étape produit une petite quantité d’énergie directement utilisable. Le pyruvate est ensuite transporté dans les mitochondries où il entre dans le cycle de Krebs, générant des composés riches en énergie tels que le NADH et le FADH2.

Le rôle de la chaîne de transport d’électrons est crucial dans la production d’ATP. Située dans la membrane interne des mitochondries, cette chaîne utilise les électrons provenant du NADH et du FADH2 pour générer un gradient de protons. La force motrice de ce gradient permet à l’enzyme ATP synthase de produire de l’ATP à partir d’ADP et de phosphate inorganique.

Ce processus aérobie est très efficace et permet de produire environ 32 molécules d’ATP à partir d’une seule molécule de glucose. La quantité d’énergie produite est essentielle pour soutenir presque toutes les activités cellulaires, de la contraction musculaire à la synthèse de nouvelles molécules.

Rendement énergétique de la respiration cellulaire

La respiration cellulaire est un processus biochimique que les cellules vivantes utilisent pour produire de l’énergie à partir de nutriments sous forme d’ATP (adénosine triphosphate). Elle implique la conversion du glucose, normalement en présence d’oxygène, en eau, dioxyde de carbone et énergie. Cette équation simplifiée illustre la réaction : C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + énergie.

L’efficacité de la production d’énergie pendant la respiration cellulaire est mesurée par son rendement énergétique. À travers les trois étapes principalement impliquées : la glycolyse, le cycle de Krebs et la chaîne de transport d’électrons, près de 30 à 38 molécules d’ATP peuvent être produites à partir d’un seul glucose. Ce processus se réalise principalement dans les mitochondries, surnommées les « centrales énergétiques » des cellules.

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Les étapes de la respiration cellulaire sont essentielles pour comprendre son efficacité :

  • La glycolyse se déroule dans le cytoplasme de la cellule où le glucose est décomposé en pyruvate, générant un petit profit d’ATP.
  • Le cycle de Krebs, qui se produit dans la matrice mitochondriale, traite le pyruvate en CO2 tout en produisant des transporteurs d’électrons énergétiques.
  • La chaîne de transport d’électrons, située sur la membrane interne mitochondriale, utilise ces transporteurs pour générer la majorité de l’ATP via un gradient de protons.

The effectiveness and specifics of cellular respiration highlight the remarkable efficiency of our cells in energy production, making it a cornerstone of metabolic processes in nearly all living organisms.

Production d’ATP

L’équation de la respiration cellulaire est un processus biochimique essentiel pour les organismes aérobiques. Cette formule chimique illustre comment les glucides, principalement le glucose, sont décomposés en présence d’oxygène pour produire de l’énergie, de l’eau et du dioxyde de carbone.

La formule générale de la respiration cellulaire est la suivente :
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + énergie
Cette équation montre que le glucose (C6H12O6) réagit avec l’oxygène (O2) pour produire du dioxyde de carbone (CO2), de l’eau (H2O) et de l’énergie sous forme d’ATP (adénosine triphosphate).

Concernant le rendement énergétique de la respiration cellulaire, le processus complet permet de produire environ 36 à 38 molécules d’ATP à partir d’une seule molécule de glucose chez la plupart des eucaryotes. Cette transformation énergétique se déroule en plusieurs étapes principales : la glycolyse, le cycle de Krebs et la chaîne de transport d’électrons.

La production d’ATP se fait principalement lors de la dernière phase, la chaîne de transport d’électrons, qui se déroule dans les mitochondries. Au cours de cette étape, les porteurs d’électrons réduits provenant du cycle de Krebs transportent des électrons à travers une série de transporteurs membranaires. Cette cascade d’électrons génère un gradient de protons qui, au travers de la synthase d’ATP, catalyse la conversion d’ADP en ATP.

Ce mécanisme est vital pour le maintien de la fonction cellulaire et soutient toutes les activités nécessitant de l’énergie, du mouvement musculaire jusqu’à la synthèse des protéines.

Consommation de substrats

La respiration cellulaire est un processus biochimique essentiel dans lequel les cellules convertissent les nutriments en énergie. Elle permet aux cellules de produire de l’ATP (adénosine triphosphate), la monnaie énergétique de la cellule, à partir du glucose en présence d’oxygène.

Le rendement énergétique de la respiration cellulaire est impressionnant, car une seule molécule de glucose peut générer jusqu’à environ 36 molécules d’ATP. Ce processus comprend plusieurs étapes clés, y compris la glycolyse, le cycle de Krebs et la chaîne respiratoire mitochondriale.

Le processus débute par la glycolyse, une série de réactions qui se déroulent dans le cytoplasme des cellules et scindent le glucose en deux molécules de pyruvate. Cette étape ne nécessite pas d’oxygène et produit un petit rendement de 2 ATPs.

Le pyruvate est ensuite transporté dans les mitochondries où il est converti en Acétyl-CoA, marquant le début du cycle de Krebs. Ce cycle génère des électrons hautement énergétiques transportés par les cofacteurs NADH et FADH2.

Ces électrons sont utilisés dans la chaîne respiratoire mitochondriale, une série de réactions d’oxydo-réduction qui forment un gradient de protons à travers la membrane mitochondriale interne. Le flux retour de ces protons génère ATP via l’enzyme ATP synthase. C’est cette étape qui produit la majorité de l’ATP pendant la respiration cellulaire.

De plus, la respiration cellulaire produit de l’eau et du dioxyde de carbone comme sous-produits, le dioxyde de carbone étant expiré par les poumons.

En résumé, la production d’énergie à partir du glucose via la respiration cellulaire est vitale pour toutes les activités cellulaires et organismiques, soutenant des fonctionnements physiologiques essentiels depuis la contraction musculaire jusqu’à la transmission nerveuse.

Bilan énergétique

La respiration cellulaire est un processus vital permettant aux cellules de convertir les nutriments en énergie utilisable, nommée ATP. Cette réaction biochimique se déroule principalement dans les mitochondries des cellules eucaryotes. Elle peut être résumée par l’équation chimique suivante : C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + énergie.

Le rendement énergétique de la respiration cellulaire repose sur la capacité de cette dernière à transformer le glucose en ATP. Le processus se divise en plusieurs étapes : la glycolyse, le cycle de Krebs et la chaîne de transport d’électrons.

En termes de bilan énergétique, la respiration cellulaire est hautement efficace. À partir d’un mole de glucose, elle produit jusqu’à 38 moles d’ATP chez les eucaryotes. Ce rendement dépend toutefois de certaines conditions comme la présence d’oxygène et le type de cellule. Les étapes clés pour comprendre ce rendement incluent :

  • La glycolyse qui génère 2 ATP et 2 NADH.
  • Le cycle de Krebs qui produit 2 ATP, 6 NADH, et 2 FADH2.
  • La chaîne de transport d’électrons où la majorité de l’ATP est produite.

Rôle de l’oxygène dans la respiration cellulaire

L’équation de la respiration cellulaire est une réaction biochimique que les cellules vivantes utilisent pour transformer les nutriments en énergie utilisable. La formule générale de cette équation est la suivante : glucose + oxygène → dioxyde de carbone + eau + énergie. Cela résume le processus de dégradation du glucose en présence d’oxygène pour produire de l’ATP, la principale source d’énergie pour les cellules.

L’oxygène joue un rôle crucial dans la respiration cellulaire. Il sert d’accepteur final d’électrons dans la chaîne de transport des électrons, un composant essentiel de la phosphorylation oxydative. Sans oxygène, les cellules doivent recourir à la fermentation, un processus moins efficace pour produire de l’énergie.

Le processus complet peut être divisé en plusieurs étapes majeures :

  • Glycolyse
  • Cycle de Krebs
  • Chaîne de transport des électrons

Ces étapes montrent que la transformation du glucose en énergie est un processus complexe et crucial pour le maintien des fonctions vitales des cellules. La disponibilité de l’oxygène est donc essentielle pour une production énergétique optimale et le bon fonctionnement du métabolisme cellulaire.

Fonction de l’oxygène

La respiration cellulaire est un processus vital où les cellules convertissent les nutriments, principalement le glucose, en énergie sous forme d’ATP (adénosine triphosphate), en utilisant de l’oxygène. C’est l’une des réactions biochimiques les plus cruciales pour le maintien de la vie des organismes aérobies.

L’oxygène joue un rôle central dans la respiration cellulaire en servant de récepteur final d’électrons dans la chaîne de transport d’électrons. Ce processus se déroule dans les mitochondries, souvent appelées les « centrales énergétiques » des cellules.

Fonction de l’oxygène:

L’oxygène est essentiel pour le processus de phosphorylation oxydative, dernière étape de la respiration cellulaire. Pendant cette étape, l’oxygène accepte les électrons après qu’ils ont traversé la chaîne de transport d’électrons et combine l’hydrogène pour former de l’eau.

  • Cette réaction libère une grande quantité d’énergie, qui est utilisée pour convertir l’ADP (adénosine diphosphate) en ATP.
  • L’ATP produit est alors disponible pour être utilisé dans diverses fonctions cellulaires nécessitant de l’énergie.

La présence d’oxygène permet donc une production d’énergie beaucoup plus efficace comparée aux voies anaérobies, où l’oxygène n’est pas nécessaire mais produit moins d’ATP. La respiration cellulaire aérobie est donc cruciale pour les organismes qui nécessitent beaucoup d’énergie, comme les humains.

Processus de respiration aérobie

La respiration cellulaire est un processus vital où les cellules convertissent les nutriments en énergie sous forme d’ATP (adénosine triphosphate), en utilisant l’oxygène. Ce mécanisme est crucial pour le bon fonctionnement des organismes vivants, car il fournit l’énergie nécessaire à toutes les activités cellulaires.

L’oxygène joue un rôle clé dans ce processus en acceptant les électrons à la fin de la chaîne de transport des électrons, une étape essentielle de la respiration aérobie. Sans oxygène, la plupart des étapes de la génération d’énergie seraient inefficaces, conduisant à une baisse significative de l’ATP produite.

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Le processus se décompose en plusieurs étapes. Au début, la glycolyse, qui se déroule dans le cytosol de la cellule, brise le glucose en créant deux molécules de pyruvate. Ces derniers entrent dans les mitochondries où ils sont convertis en acétyl-CoA, marquant le début du cycle de Krebs.

Le cycle de Krebs se produit dans la matrice mitochondriale, où l’acétyl-CoA est transformé à travers diverses réactions pour libérer des électrons. Ces électrons sont ensuite transportés à travers les complexes de la chaîne respiratoire mitochondriale par des transporteurs d’électrons. L’énergie libérée pendant ce transport est utilisée pour pomper les protons hors de la matrice dans l’espace intermembranaire, créant un gradient de protons.

Ce gradient énergétique est finalement utilisé par l’enzyme ATP synthase pour synthétiser l’ATP à partir d’ADP et de phosphate inorganique. Ce processus est connu sous le nom de phosphorylation oxydative. Il est à noter que l’oxygène est essentiel car il accepte les électrons et les protons à la fin de la chaîne de transport pour former de l’eau.

Sans ce mécanisme d’acceptation des électrons par l’oxygène, le flux d’électrons s’arrêterait, entraînant un arrêt des processus bioénergétiques au sein de la cellule. Cela illustre l’importance de l’oxygène dans le maintien de la vie cellulaire et, par extension, de la vie de l’organisme entier.

Impact de l’absence d’oxygène

La respiration cellulaire est un processus vital par lequel les cellules convertissent les nutriments en énergie. Elle permet ainsi de générer de l’ATP (adénosine triphosphate), essentiel pour alimenter les diverses fonctions cellulaires.

L’oxygène joue un rôle crucial dans la respiration cellulaire, en particulier dans la phase de phosphorylation oxydative. L’oxygène agit comme accepteur final d’électrons dans la chaîne de transport d’électrons, un mécanisme clé de production d’énergie cellulaire. Sans oxygène, la chaîne de transport d’électrons ne peut fonctionner efficacement, entraînant une baisse significative de la production d’ATP.

En absence d’oxygène, les cellules passent à un mode de production d’énergie alternatif appelé fermentation. Ce processus permet de produire de l’énergie en conditions anaérobies mais est moins efficace que la respiration aérobie, produisant seulement une petite quantité d’ATP. La fermentation entraîne également la production de sous-produits comme l’acide lactique, qui peut contribuer à la fatigue musculaire et à d’autres formes de stress cellulaire.

Comparaison entre respiration aérobie et anaérobie

L’équation de la respiration cellulaire est un processus biochimique essentiel qui permet aux cellules de convertir les nutriments en énergie. Cette réaction chimique se décompose en glucose et en oxygène, produisant du dioxyde de carbone, de l’eau et de l’énergie sous forme d’ATP (adénosine triphosphate). L’équation simplifiée est la suivante : C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + énergie (ATP).

Il existe deux principaux types de respirations: la respiration aérobie et la respiration anaérobie. La respiration aérobie nécessite de l’oxygène pour le processus de production d’énergie et se déroule dans les mitochondries des cellules. Elle est plus efficace et génère jusqu’à 38 molécules d’ATP par molécule de glucose. En contrepartie, la respiration anaérobie ne nécessite pas d’oxygène et se produit dans le cytoplasme. Ce processus produit seulement 2 molécules d’ATP par molécule de glucose, mais il est crucial dans les environnements à faible teneur en oxygène ou pour les organismes qui ne peuvent pas utiliser l’oxygène.

  • Respiration aérobie – plus efficace, nécessite de l’oxygène, produit plus d’ATP.
  • Respiration anaérobie – moins efficace, ne nécessite pas d’oxygène, utile dans certaines conditions.

Différences majeures

L’équation de la respiration cellulaire est une réaction biochimique qui se déroule dans les cellules de tous les êtres vivants. Elle permet de convertir le glucose en énergie utilisable, à savoir l’ATP (adénosine triphosphate), avec libération de dioxyde de carbone et d’eau comme sous-produits. La formule générale de cette réaction est : C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + énergie (ATP).

La respiration cellulaire peut se dérouler de deux manières principales : par voie aérobie (avec oxygène) ou par voie anaérobie (sans oxygène). Chacune de ces méthodes a des caractéristiques propres qui influencent la quantité d’énergie produite.

  • Respiration aérobie : Elle requiert de l’oxygène et se déroule principalement dans les mitochondries chez les eucaryotes. Elle produit jusqu’à 38 molécules d’ATP par molécule de glucose, du CO2 et de l’H2O. Cette forme est considérée comme très efficace car elle maximise la production d’énergie.
  • Respiration anaérobie : Elle a lieu en absence d’oxygène et se produit dans le cytoplasme. L’anaérobie conduit à la formation de produits finaux comme le lactate chez les animaux ou l’alcool éthylique et le CO2 chez les plantes et certaines levures. Cette méthode produit seulement 2 molécules d’ATP par molécule de glucose.

Cette capacité à adapter la production d’énergie en fonction de la disponibilité en oxygène est cruciale pour la survie des cellules dans divers environnements. Bien que l’aérobie soit plus efficace en termes de production d’ATP, l’anaérobie permet aux cellules de survivre en conditions hypoxiques.

Avantages et inconvénients

La respiration cellulaire est un processus vital par lequel les cellules transforment les nutriments en énergie. Grâce à cette énergie, les cellules peuvent assurer leurs fonctions vitales.

Il existe deux principaux types de respiration cellulaire : l’aérobie et l’anaérobie. La respiration aérobie nécessite de l’oxygène pour décomposer les glucides, les lipides et les protéines pour produire de l’énergie sous forme d’ATP. En contraste, la respiration anaérobie se produit en l’absence d’oxygène et génère de l’énergie plus rapidement, mais en moins grande quantité.

Avantages et inconvénients

  • Respiration aérobie :
    • Avantages : produit une grande quantité d’ATP, développe des déchets moins toxiques que l’anaérobie.
    • Inconvénients : nécessite une alimentation constante en oxygène, prend plus de temps pour produire de l’énergie.

  • Avantages : produit une grande quantité d’ATP, développe des déchets moins toxiques que l’anaérobie.
  • Inconvénients : nécessite une alimentation constante en oxygène, prend plus de temps pour produire de l’énergie.
  • Respiration anaérobie :
    • Avantages : peut se produire très rapidement, utile pendant les efforts intenses lorsque l’oxygène est limité.
    • Inconvénients : produit moins d’ATP, génère des déchets plus toxiques comme l’acide lactique qui peut causer des douleurs musculaires.

  • Avantages : peut se produire très rapidement, utile pendant les efforts intenses lorsque l’oxygène est limité.
  • Inconvénients : produit moins d’ATP, génère des déchets plus toxiques comme l’acide lactique qui peut causer des douleurs musculaires.
  • Avantages : produit une grande quantité d’ATP, développe des déchets moins toxiques que l’anaérobie.
  • Inconvénients : nécessite une alimentation constante en oxygène, prend plus de temps pour produire de l’énergie.
  • Avantages : peut se produire très rapidement, utile pendant les efforts intenses lorsque l’oxygène est limité.
  • Inconvénients : produit moins d’ATP, génère des déchets plus toxiques comme l’acide lactique qui peut causer des douleurs musculaires.

Exemples dans la nature

L’équation de la respiration cellulaire est un processus biochimique que les cellules vivantes utilisent pour convertir les nutriments en énergie. Elle se présente généralement sous la forme : C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + énergie. Cette transformation implique la dégradation du glucose en présence d’oxygène, produisant du dioxyde de carbone, de l’eau et de l’énergie sous forme d’ATP (adénosine triphosphate).

Il existe deux types principaux de respiration cellulaire: la respiration aérobie et la respiration anaérobie. La respiration aérogie, comme indiqué ci-dessus, nécessite de l’oxygène pour produire de l’énergie. En revanche, la respiration anaérobie se produit en absence d’oxygène, souvent décrite par l’équation : C6H12O6 → 2C3H6O3 + énergie, générant de l’acide lactique ou de l’alcool éthylique et moins d’énergie comparée à la respiration aérobie.

L’observation de la respiration aérobie et anaérobie peut être illustrée par différents exemples dans la nature. Par exemple, la majorité des organismes multicellulaires, comme les humains et autres animaux, dépendent de la respiration aérobie. Les racines des plantes, qui souvent se trouvent dans des milieux où l’oxygène est moins disponible, peuvent recourir à la respiration anaérobie. De même, les organismes comme les levures effectuent la respiration anaérobie pendant la fermentation, utilisée notamment dans la production de bière et de pain.