Ajal aeroobne hingamine, raku omastatav hapnik kombineerub glükoosiga energia tootmiseks Adenosiinitrifosfaat (ATP)ja rakk väljutab süsinikdioksiidi ja vett. See on oksüdatsioonireaktsioon, mille käigus oksüdeeritakse glükoos ja redutseeritakse hapnikku. See protsess on kõigi jaoks kriitiline eukarüootid, mis on suured rakud, mis sisaldavad tuuma ja muid organelle ning moodustavad keerukaid organisme, näiteks inimesi. Enamikus hingamine prokarüootid, nagu teatud bakterid, on anaeroobsed. See hõlmab oksüdatsiooni / redutseerimise reaktsioone, mis toodavad energiat ilma hapnikuta.
Oksüdeerumine ja redutseerimine määratletud
Oksüdeerimine ja redutseerimine on sõnad, mis viitavad elektronide vahetumisele keemilises reaktsioonis. Kui keemikud kirjeldasid esmakordselt oksüdeerimis- / redutseerimisreaktsioone, kasutasid nad terminit "oksüdeerumine" ainult reaktsioonidele, milles muud kemikaalid olid seotud hapnikuga. Nad viitasid redutseerimisreaktsioonidena reaktsioonidele, mis muundasid keemilise aine tagasi puhtal kujul, näiteks selliseks, mis eemaldas magneesiumist hapniku ja jättis ainult magneesiumi. Kuna teadlased avastasid selle aluseks olevate mehhanismide kohta rohkem, selgus, et aastal oksüdeerumisel oli üks element kaotamas hapniku jaoks ühte või mitut elektroni ja redutseerimisel element elektronid.
Rakulise hingamise tähtsus
Aastal toodetud ATP rakuhingamine on keemiline kütus, mis juhib kas otseselt või kaudselt kõiki raku reaktsioone. Hingamine toimub kõigis inimkeha rakkudes, samuti peaaegu iga eukarüoodi rakkudes. Asjaolu, et meie rakud sõltuvad sellest reaktsioonist, on põhjus, miks inimesed hingavad sisse hapnikku ja hingavad välja süsinikdioksiidi.
Redutseerimine või oksüdeerimine
Rakulise hingamise protsess hõlmab kahte peamist etappi. Esimeses etapis, mida teadlased nimetavad glükolüüsiks, laguneb glükoos. Teises osas lõhustab aeroobne hingamine glükoosi jääke veelgi. Aeroobse hingamise ajal hapnik väheneb, annetades vesinikule elektroni vee moodustamiseks. Kogu rakuhingamise protsess oksüdeerib glükoosi. See toodab suurema osa rakuhingamisel vabanevast energiast.
Fermentatsiooniprotsess
Kääritamine hõlmab ka oksüdeerumist ja redutseerimist ning see toodab ATP-d, kuid seda vähem tõhusalt. Mõned lihtsad organismid, näiteks pärmid, kasutavad seda protsessi hapniku puudumisel. Isegi inimesed kasutavad käärimist hapnikuvaestes lihasrakkudes omamoodi varundina rakuhingamiseks. Fermentatsiooni käigus oksüdeeritakse kemikaal nimega nikotiinamiidadeniin dinukleotiid + vesinik (NADH) ja redutseeritakse kemikaali nimega püruvaat. See protsess toodab ainult kaks ATP molekuli glükoosimolekuli kohta, rakuhingamine aga 36 ATP molekuli ühest glükoosimolekulist.