Laikā aerobā elpošana, skābeklis, ko uzņem šūna, apvienojas ar glikozi, lai ražotu enerģiju Adenozīna trifosfāts (ATP), un šūna izspiež oglekļa dioksīdu un ūdeni. Šī ir oksidēšanās reakcija, kurā tiek oksidēta glikoze un samazināts skābeklis. Šis process ir kritisks visiem eikarioti, kas ir lielas šūnas, kas satur kodolu un citus organoīdus un kas veido sarežģītus organismus, piemēram, cilvēkus. Elpošana vairumā prokarioti, piemēram, noteiktas baktērijas, ir anaerobi. Tas ietver oksidēšanās / reducēšanās reakcijas, kas rada enerģiju bez skābekļa.
Oksidēšana un reducēšana ir definēta
Oksidēšana un reducēšana ir vārdi, kas attiecas uz elektronu apmaiņas veidu ķīmiskā reakcijā. Kad ķīmiķi pirmo reizi aprakstīja oksidēšanās / reducēšanās reakcijas, viņi lietoja terminu "oksidēšanās", lai atsauktos tikai uz reakcijām, kurās citas ķīmiskās vielas bija saistītas ar skābekli. Viņi kā reducēšanās reakcijas atsaucās uz reakcijām, kas ķīmisko vielu pārveidoja atpakaļ tīrā formā, piemēram, par tādu, kas no magnija atdalīja skābekli un atstāja tikai magniju. Kad zinātnieki atklāja vairāk par pamatā esošajiem mehānismiem, tomēr kļuva skaidrs, ka oksidējoties, elements zaudēja vienu vai vairākus elektronus skābeklim, un reducēšanās rezultātā elements ieguva elektroni.
Šūnu elpošanas nozīme
ATP ražots šūnu elpošana ir ķīmiska degviela, kas tieši vai netieši iedarbina katru šūnas reakciju. Elpošana notiek katrā cilvēka ķermeņa šūnā, kā arī gandrīz katra eikariota šūnās. Tas, ka mūsu šūnas ir atkarīgas no šīs reakcijas, ir iemesls, kāpēc cilvēki elpo skābekli un izelpo oglekļa dioksīdu.
Samazināšana vai oksidēšana
Šūnu elpošanas process ietver divus galvenos posmus. Pirmajā posmā, ko zinātnieki sauc par glikolīzi, glikoze sadalās. Otrajā gadījumā aerobā elpošana vēl vairāk sašķeļ glikozes paliekas. Aerobās elpošanas laikā skābeklis tiek samazināts, ziedojot ūdeņradim elektronu, lai izveidotu ūdeni. Viss šūnu elpošanas process oksidē glikozi. Tas rada lielāko daļu enerģijas, kas izdalās šūnu elpošanā.
Fermentācijas process
Fermentācija ietver arī oksidēšanu un reducēšanu, un tas rada ATP, bet tas tiek darīts mazāk efektīvi. Daži vienkārši organismi, piemēram, raugi, izmanto šo procesu bez skābekļa. Pat cilvēki fermentāciju izmanto kā sava veida rezerves šūnu elpošanai muskuļu šūnās, kurām trūkst skābekļa. Fermentācijas laikā tiek oksidēta ķīmiskā viela, ko sauc par nikotīnamīda adenīna dinukleotīdu + ūdeņradi (NADH), un ķīmiskā viela, ko sauc par piruvātu, tiek reducēta. Šis process rada tikai divas ATP molekulas uz vienu glikozes molekulu, savukārt šūnu elpošana rada 36 ATP molekulas no vienas glikozes molekulas.