Apa yang Dioksidasi dan Apa yang Dikurangi dalam Respirasi Sel?

Selama pernapasan aerobik, oksigen yang diambil oleh sel bergabung dengan glukosa untuk menghasilkan energi dalam bentuk Adenosin trifosfat (ATP), dan sel mengeluarkan karbon dioksida dan air. Ini adalah reaksi oksidasi di mana glukosa dioksidasi dan oksigen direduksi. Proses ini sangat penting untuk semua eukariota, yang merupakan sel besar yang mengandung nukleus dan organel lain dan yang membentuk organisme kompleks, seperti manusia. Respirasi di sebagian besar prokariota, seperti bakteri tertentu, bersifat anaerobik. Ini melibatkan reaksi oksidasi/reduksi yang menghasilkan energi tanpa oksigen.

Oksidasi dan reduksi adalah kata-kata yang mengacu pada cara elektron dipertukarkan dalam reaksi kimia. Ketika ahli kimia pertama kali menjelaskan reaksi oksidasi/reduksi, mereka menggunakan istilah "oksidasi" untuk merujuk hanya pada reaksi di mana bahan kimia lain terikat pada oksigen. Mereka menyebut reaksi yang mengubah bahan kimia kembali ke bentuk murni, seperti reaksi yang menghilangkan oksigen dari magnesium dan hanya menyisakan magnesium, sebagai reaksi reduksi. Namun, ketika para ilmuwan menemukan lebih banyak tentang mekanisme yang mendasarinya, menjadi jelas bahwa di oksidasi, suatu unsur kehilangan satu atau lebih elektron menjadi oksigen, dan dalam reduksi, suatu unsur memperoleh elektron.

ATP yang dihasilkan di respirasi seluler adalah bahan bakar kimia yang menggerakkan setiap reaksi di dalam sel, baik secara langsung maupun tidak langsung. Respirasi terjadi di setiap sel dalam tubuh manusia, serta sel-sel di hampir setiap eukariota. Fakta bahwa sel-sel kita bergantung pada reaksi ini adalah alasan mengapa manusia menghirup oksigen dan mengeluarkan karbon dioksida.

Proses respirasi seluler melibatkan dua langkah utama. Pada langkah pertama, yang oleh para ilmuwan disebut glikolisis, glukosa dipecah. Yang kedua, respirasi aerobik memecah sisa-sisa glukosa lebih jauh. Selama respirasi aerobik, oksigen direduksi, menyumbangkan elektron ke hidrogen untuk membentuk air. Seluruh proses respirasi seluler mengoksidasi glukosa. Ini menghasilkan sebagian besar energi yang dilepaskan dalam respirasi seluler.

Fermentasi juga melibatkan oksidasi dan reduksi, dan menghasilkan ATP, tetapi kurang efisien. Beberapa organisme sederhana, seperti ragi, menggunakan proses ini tanpa adanya oksigen. Bahkan manusia menggunakan fermentasi sebagai semacam cadangan untuk respirasi seluler di sel otot yang kekurangan oksigen. Selama fermentasi, zat kimia yang disebut nikotinamida adenin dinukleotida + hidrogen (NADH) dioksidasi dan zat kimia yang disebut piruvat direduksi. Proses ini hanya menghasilkan dua molekul ATP per molekul glukosa, sedangkan respirasi seluler menghasilkan 36 molekul ATP dari satu molekul glukosa.