Hva oksideres og hva reduseres i celleånding?

I løpet av aerobisk respirasjon, oksygenet som tas inn av en celle, kombinerer med glukose for å produsere energi i form av Adenosintrifosfat (ATP), og cellen driver ut karbondioksid og vann. Dette er en oksidasjonsreaksjon der glukose oksyderes og oksygen reduseres. Denne prosessen er avgjørende for alle eukaryoter, som er store celler som inneholder en kjerne og andre organeller og som danner komplekse organismer, for eksempel mennesker. Åndedrett hos de fleste prokaryoter, som visse bakterier, er anaerob. Det innebærer oksidasjons / reduksjonsreaksjoner som produserer energi uten oksygen.

Oksidasjon og reduksjon er ord som refererer til måten elektroner byttes ut i en kjemisk reaksjon. Da kjemikere først beskrev oksidasjons- / reduksjonsreaksjoner, brukte de begrepet "oksidasjon" for å bare referere til reaksjoner der andre kjemikalier var bundet til oksygen. De refererte til reaksjoner som omdannet et kjemikalie til en ren form, som en som fjernet oksygenet fra magnesium og bare etterlot magnesium, som reduksjonsreaksjoner. Da forskere oppdaget mer om de underliggende mekanismene, ble det imidlertid klart at i oksidasjon, mistet et element en eller flere elektroner til oksygen, og i reduksjon økte et element elektroner.

ATP produsert i cellulær respirasjon er et kjemisk drivstoff som driver hver reaksjon i cellen, enten direkte eller indirekte. Åndedrett skjer i hver celle i menneskekroppen, så vel som i cellene til nesten alle eukaryoter. Det at cellene våre er avhengige av denne reaksjonen, er grunnen til at mennesker puster inn oksygen og puster ut karbondioksid.

Prosessen med cellulær respirasjon innebærer to hovedtrinn. I det første trinnet, som forskere kaller glykolyse, brytes glukose ned. I det andre bryter aerob respirasjon restene av glukosen ytterligere ned. Under aerob respirasjon reduseres oksygen og donerer et elektron til hydrogen for å danne vann. Hele prosessen med cellulær respirasjon oksyderer glukose. Dette produserer mesteparten av energien som frigjøres i cellulær respirasjon.

Gjæring innebærer også oksidasjon og reduksjon, og det produserer ATP, men det gjør det mindre effektivt. Noen enkle organismer, som gjær, bruker denne prosessen i fravær av oksygen. Selv mennesker bruker gjæring som en slags sikkerhetskopi for mobil respirasjon i muskelceller uten oksygen. Under fermentering oksyderes et kjemikalie kalt nikotinamidadenindinukleotid + hydrogen (NADH) og et kjemikalie kalt pyruvat reduseres. Denne prosessen produserer bare to ATP-molekyler per glukosemolekyl, mens cellulær respirasjon produserer 36 ATP-molekyler fra et enkelt glukosemolekyl.