Durant respiration aérobie, l'oxygène absorbé par une cellule se combine avec le glucose pour produire de l'énergie sous forme de Adénosine triphosphate (ATP), et la cellule expulse le dioxyde de carbone et l'eau. Il s'agit d'une réaction d'oxydation dans laquelle le glucose est oxydé et l'oxygène est réduit. Ce processus est essentiel pour tous eucaryotes, qui sont de grandes cellules qui contiennent un noyau et d'autres organites et qui forment des organismes complexes, comme les êtres humains. La respiration dans la plupart procaryotes, comme certaines bactéries, est anaérobie. Il s'agit de réactions d'oxydation/réduction qui produisent de l'énergie sans oxygène.
Oxydation et réduction définies
Oxydation et réduction sont des mots qui font référence à la façon dont les électrons sont échangés dans une réaction chimique. Lorsque les chimistes ont décrit pour la première fois les réactions d'oxydation/réduction, ils ont utilisé le terme « oxydation » pour se référer uniquement aux réactions dans lesquelles d'autres produits chimiques étaient liés à l'oxygène. Ils ont fait référence à des réactions qui reconvertissaient un produit chimique en une forme pure, comme celle qui éliminait l'oxygène du magnésium et ne laissait que du magnésium, comme des réactions de réduction. Cependant, à mesure que les scientifiques en découvraient davantage sur les mécanismes sous-jacents, il est devenu clair que dans oxydation, un élément perdait un ou plusieurs électrons au profit de l'oxygène, et en réduction, un élément gagnait électrons.
L'importance de la respiration cellulaire
L'ATP produit en respiration cellulaire est un carburant chimique qui alimente chaque réaction dans la cellule, directement ou indirectement. La respiration se produit dans chaque cellule du corps humain, ainsi que dans les cellules de presque tous les eucaryotes. Le fait que nos cellules dépendent de cette réaction est la raison pour laquelle les humains respirent de l'oxygène et expirent du dioxyde de carbone.
Réduction ou Oxydation
Le processus de respiration cellulaire comporte deux étapes principales. Dans la première étape, que les scientifiques appellent la glycolyse, le glucose se décompose. Dans le second cas, la respiration aérobie décompose davantage les restes de glucose. Pendant la respiration aérobie, l'oxygène est réduit, donnant un électron à l'hydrogène pour former de l'eau. L'ensemble du processus de respiration cellulaire oxyde le glucose. Cela produit la majorité de l'énergie libérée dans la respiration cellulaire.
Le processus de fermentation
Fermentation implique également l'oxydation et la réduction, et il produit de l'ATP, mais il le fait moins efficacement. Certains organismes simples, comme les levures, utilisent ce procédé en l'absence d'oxygène. Même les humains utilisent la fermentation comme une sorte de sauvegarde de la respiration cellulaire dans les cellules musculaires privées d'oxygène. Pendant la fermentation, un produit chimique appelé nicotinamide adénine dinucléotide + hydrogène (NADH) est oxydé et un produit chimique appelé pyruvate est réduit. Ce processus ne produit que deux molécules d'ATP par molécule de glucose, tandis que la respiration cellulaire produit 36 molécules d'ATP à partir d'une seule molécule de glucose.