Gedurende aërobe ademhaling, de zuurstof die door een cel wordt opgenomen, combineert met glucose om energie te produceren in de vorm van Adenosinetrifosfaat (ATP)en de cel verdrijft koolstofdioxide en water. Dit is een oxidatiereactie waarbij glucose wordt geoxideerd en zuurstof wordt gereduceerd. Dit proces is van cruciaal belang voor iedereen eukaryoten, dit zijn grote cellen die een kern en andere organellen bevatten en die complexe organismen vormen, zoals mensen. Ademhaling in de meeste prokaryoten, zoals bepaalde bacteriën, is anaëroob. Het gaat om oxidatie-/reductiereacties die energie produceren zonder zuurstof.
Oxidatie en reductie gedefinieerd
Oxidatie en reductie zijn woorden die verwijzen naar de manier waarop elektronen worden uitgewisseld in een chemische reactie. Toen scheikundigen voor het eerst oxidatie-/reductiereacties beschreven, gebruikten ze de term "oxidatie" om alleen te verwijzen naar reacties waarbij andere chemicaliën aan zuurstof waren gebonden. Ze verwezen naar reacties die een chemische stof terug omzet in een zuivere vorm, zoals een die de zuurstof uit magnesium verwijderde en alleen magnesium achterliet, als reductiereacties. Naarmate wetenschappers meer ontdekten over de onderliggende mechanismen, werd het echter duidelijk dat in oxidatie, een element verloor een of meer elektronen aan zuurstof, en bij reductie won een element elektronen.
Het belang van cellulaire ademhaling
De ATP geproduceerd in cellulaire ademhaling is een chemische brandstof die elke reactie in de cel aandrijft, direct of indirect. Ademhaling vindt plaats in elke cel van het menselijk lichaam, evenals de cellen van bijna elke eukaryoot. Het feit dat onze cellen afhankelijk zijn van deze reactie is de reden dat mensen zuurstof inademen en koolstofdioxide uitademen.
Vermindering of oxidatie
Het proces van cellulaire ademhaling omvat twee hoofdstappen. In de eerste stap, die wetenschappers glycolyse noemen, breekt glucose af. In de tweede breekt aërobe ademhaling de resten van de glucose verder af. Tijdens aërobe ademhaling wordt zuurstof gereduceerd, waarbij een elektron aan waterstof wordt gedoneerd om water te vormen. Het hele proces van cellulaire ademhaling oxideert glucose. Dit produceert het grootste deel van de energie die vrijkomt bij cellulaire ademhaling.
Het proces van fermentatie
Fermentatie omvat ook oxidatie en reductie, en het produceert ATP, maar het doet dit minder efficiënt. Sommige eenvoudige organismen, zoals gisten, gebruiken dit proces in afwezigheid van zuurstof. Zelfs mensen gebruiken fermentatie als een soort back-up voor cellulaire ademhaling in spiercellen zonder zuurstof. Tijdens de fermentatie wordt een chemische stof genaamd nicotinamide-adenine-dinucleotide + waterstof (NADH) geoxideerd en wordt een chemische stof genaamd pyruvaat gereduceerd. Dit proces produceert slechts twee ATP-moleculen per glucosemolecuul, terwijl cellulaire ademhaling 36 ATP-moleculen produceert uit een enkel glucosemolecuul.