מה מתחמצן ומה מופחת בנשימה של התא?

בְּמַהֲלָך נשימה אירובית, החמצן שנלקח על ידי תא משלב גלוקוז לייצור אנרגיה בצורה של אדנוזין טריפוספט (ATP)והתא מוציא פחמן דו חמצני ומים. זוהי תגובת חמצון בה מתחמצן הגלוקוז ומופחת החמצן. תהליך זה הוא קריטי לכל אקריוטים, שהם תאים גדולים המכילים גרעין ואברונים אחרים ואשר יוצרים אורגניזמים מורכבים, כמו בני אדם. נשימה ברובם פרוקריוטים, כמו חיידקים מסוימים, הוא אנאירובי. זה כרוך בתגובות חמצון / הפחתה המייצרות אנרגיה ללא חמצן.

חמצון והפחתה הן מילים המתייחסות לאופן החלפת האלקטרונים בתגובה כימית. כאשר כימאים תיארו לראשונה תגובות חמצון / הפחתה, הם השתמשו במונח "חמצון" להתייחס רק לתגובות בהן כימיקלים אחרים נקשרו לחמצן. הם התייחסו לתגובות שהמירו כימיקל חזרה לצורה טהורה, כמו זו שהוציאה את החמצן ממגנזיום והשאירה רק מגנזיום, כתגובות הפחתה. כאשר מדענים גילו יותר על המנגנונים הבסיסיים, התברר כי בשנת חמצון, אלמנט איבד אלקטרונים אחד או יותר לחמצן, ובהפחתה היסוד הלך והתרבר אלקטרונים.

ה- ATP הופק ב נשימה תאית הוא דלק כימי המניע כל תגובה בתא, באופן ישיר או עקיף. הנשימה מתרחשת בכל תא בגוף האדם, כמו גם בתאים של כל אוקריוט. העובדה שהתאים שלנו תלויים בתגובה זו היא הסיבה שבני אדם נושמים פנימה חמצן ונושמים פחמן דו חמצני.

תהליך הנשימה התאית כולל שני שלבים עיקריים. בשלב הראשון, אותו מכנים מדענים גליקוליזה, הגלוקוז מתפרק. בשנייה הנשימה האירובית שוברת את שאריות הגלוקוז. במהלך הנשימה האירובית, מופחת החמצן, התורם אלקטרון למימן ליצירת מים. כל תהליך הנשימה התאית מחמצן את הגלוקוז. זה מייצר את מרבית האנרגיה המשתחררת בנשימה התאית.

תְסִיסָה כרוך גם בחמצון והפחתה, והוא מייצר ATP, אך הוא עושה זאת בצורה פחות יעילה. כמה אורגניזמים פשוטים, כגון שמרים, משתמשים בתהליך זה בהיעדר חמצן. אפילו בני אדם משתמשים בתסיסה כמעין גיבוי לנשימה תאית בתאי שריר חסרי חמצן. במהלך התסיסה, חומר כימי הנקרא ניקוטינאמיד אדנין דינוקלאוטיד + מימן (NADH) מתחמצן ומצטמצם כימיקל הנקרא פירובט. תהליך זה מייצר שתי מולקולות ATP בלבד לכל מולקולת גלוקוזה, בעוד שנשימה תאית מייצרת 36 מולקולות ATP ממולקולת גלוקוז אחת.