Med aerobno dihanje, kisik, ki ga celica prevzame, se kombinira z glukozo, da proizvede energijo v obliki Adenozin trifosfat (ATP), celica pa izžene ogljikov dioksid in vodo. To je oksidacijska reakcija, pri kateri se glukoza oksidira in kisik zmanjša. Ta postopek je ključnega pomena za vse evkarionti, ki so velike celice, ki vsebujejo jedro in druge organele in ki tvorijo zapletene organizme, kot so ljudje. Dihanje v večini prokarionti, kot so nekatere bakterije, je anaerobna. Vključuje reakcije oksidacije / redukcije, ki proizvajajo energijo brez kisika.
Določena oksidacija in redukcija
Oksidacija in redukcija so besede, ki se nanašajo na način izmenjave elektronov v kemični reakciji. Ko so kemiki prvič opisovali reakcije oksidacije / redukcije, so se z izrazom "oksidacija" nanašali samo na reakcije, pri katerih so bile druge kemikalije vezane na kisik. Kot reakcije redukcije so se sklicevali na reakcije, ki so kemikalijo pretvorile nazaj v čisto obliko, na primer tisto, ki je odstranila kisik iz magnezija in pustila le magnezij. Ko so znanstveniki odkrili več o osnovnih mehanizmih, pa je postalo jasno, da je v pri oksidaciji je element izgubljal en ali več elektronov zaradi kisika, pri redukciji pa je element dobival elektroni.
Pomen celičnega dihanja
ATP, proizveden v celično dihanje je kemično gorivo, ki neposredno ali posredno napaja vsako reakcijo v celici. Dihanje se zgodi v vsaki celici človeškega telesa, pa tudi v celicah skoraj vsakega evkarionta. Dejstvo, da so naše celice odvisne od te reakcije, je razlog, da ljudje vdihavamo kisik in izdihujemo ogljikov dioksid.
Zmanjšanje ali oksidacija
Proces celičnega dihanja vključuje dva glavna koraka. V prvem koraku, ki ga znanstveniki imenujejo glikoliza, se glukoza razgradi. V drugem aerobno dihanje še naprej razgrajuje ostanke glukoze. Med aerobnim dihanjem se kisik zmanjša in dovaja elektron vodiku, da tvori vodo. Celoten postopek celičnega dihanja oksidira glukozo. Tako nastane večina energije, ki se sprosti v celičnem dihanju.
Proces fermentacije
Fermentacija vključuje tudi oksidacijo in redukcijo in proizvaja ATP, vendar to počne manj učinkovito. Nekateri preprosti organizmi, na primer kvasovke, uporabljajo ta postopek v odsotnosti kisika. Tudi ljudje uporabljajo fermentacijo kot nekakšno rezervo za celično dihanje v mišičnih celicah, prikrajšanih za kisik. Med fermentacijo kemikalija, imenovana nikotinamid adenin dinukleotid + vodik (NADH), oksidira in kemikalija, imenovana piruvat, se reducira. Ta postopek proizvaja samo dve molekuli ATP na molekulo glukoze, medtem ko celično dihanje proizvede 36 molekul ATP iz ene same molekule glukoze.
