Durante respiración aeróbica, el oxígeno absorbido por una célula se combina con la glucosa para producir energía en forma de Trifosfato de adenosina (ATP), y la célula expulsa dióxido de carbono y agua. Esta es una reacción de oxidación en la que se oxida la glucosa y se reduce el oxígeno. Este proceso es fundamental para todos eucariotas, que son células grandes que contienen un núcleo y otros orgánulos y que forman organismos complejos, como los seres humanos. Respiración en la mayoría procariotas, como ciertas bacterias, es anaeróbico. Implica reacciones de oxidación / reducción que producen energía sin oxígeno.
Definición de oxidación y reducción
Oxidación y reducción son palabras que se refieren a la forma en que se intercambian los electrones en una reacción química. Cuando los químicos describieron por primera vez las reacciones de oxidación / reducción, utilizaron el término "oxidación" para referirse únicamente a las reacciones en las que otras sustancias químicas estaban unidas al oxígeno. Se referían a reacciones que volvían a convertir una sustancia química en una forma pura, como una que eliminaba el oxígeno del magnesio y dejaba solo magnesio, como reacciones de reducción. Sin embargo, a medida que los científicos descubrieron más sobre los mecanismos subyacentes, quedó claro que en oxidación, un elemento estaba perdiendo uno o más electrones en oxígeno, y en reducción, un elemento estaba ganando electrones.
La importancia de la respiración celular
El ATP producido en respiración celular es un combustible químico que impulsa cada reacción en la celda, ya sea directa o indirectamente. La respiración ocurre en todas las células del cuerpo humano, así como en las células de casi todos los eucariotas. El hecho de que nuestras células dependan de esta reacción es la razón por la que los humanos inhalan oxígeno y exhalan dióxido de carbono.
Reducción u oxidación
El proceso de respiración celular consta de dos pasos principales. En el primer paso, que los científicos llaman glucólisis, la glucosa se descompone. En el segundo, la respiración aeróbica descompone aún más los restos de glucosa. Durante la respiración aeróbica, el oxígeno se reduce, donando un electrón al hidrógeno para formar agua. Todo el proceso de respiración celular oxida la glucosa. Esto produce la mayor parte de la energía liberada en la respiración celular.
El proceso de fermentación
Fermentación también implica oxidación y reducción, y produce ATP, pero lo hace de manera menos eficiente. Algunos organismos simples, como las levaduras, utilizan este proceso en ausencia de oxígeno. Incluso los humanos usan la fermentación como una especie de respaldo para la respiración celular en las células musculares privadas de oxígeno. Durante la fermentación, se oxida un químico llamado nicotinamida adenina dinucleótido + hidrógeno (NADH) y se reduce un químico llamado piruvato. Este proceso produce solo dos moléculas de ATP por molécula de glucosa, mientras que la respiración celular produce 36 moléculas de ATP a partir de una sola molécula de glucosa.