Under aerob andning, syret som tas in av en cell kombinerar med glukos för att producera energi i form av Adenosintrifosfat (ATP)och cellen driver ut koldioxid och vatten. Detta är en oxidationsreaktion där glukos oxideras och syre reduceras. Denna process är avgörande för alla eukaryoter, som är stora celler som innehåller en kärna och andra organeller och som bildar komplexa organismer, såsom människor. Andning i de flesta prokaryoter, såsom vissa bakterier, är anaerob. Det involverar oxidations- / reduktionsreaktioner som producerar energi utan syre.
Oxidation och reduktion definierad
Oxidation och reduktion är ord som hänvisar till hur elektroner byts ut i en kemisk reaktion. När kemister först beskrev oxidations- / reduktionsreaktioner använde de termen "oxidation" för att endast hänvisa till reaktioner där andra kemikalier var bundna till syre. De hänvisade till reaktioner som omvandlade en kemikalie till en ren form, såsom en som avlägsnade syret från magnesium och endast lämnade magnesium, som reduktionsreaktioner. När forskare upptäckte mer om de bakomliggande mekanismerna blev det dock klart att i oxidation, förlorade ett element en eller flera elektroner till syre, och i reduktion fick ett element elektroner.
Vikten av cellulär andning
ATP produceras i cellandningen är ett kemiskt bränsle som driver varje reaktion i cellen, antingen direkt eller indirekt. Andning sker i varje cell i människokroppen, liksom i cellerna i nästan alla eukaryoter. Det faktum att våra celler är beroende av denna reaktion är anledningen till att människor andas in syre och andas ut koldioxid.
Reduktion eller oxidation
Processen med cellulär andning innefattar två huvudsteg. I det första steget, som forskare kallar glykolys, bryts glukos ner. I det andra bryter aerob andning ner resterna av glukos ytterligare. Under aerob andning reduceras syre och donerar en elektron till väte för att bilda vatten. Hela processen för cellulär andning oxiderar glukos. Detta producerar huvuddelen av den energi som frigörs i cellulär andning.
Fermenteringsprocessen
Jäsning innebär också oxidation och reduktion, och det producerar ATP, men det gör det mindre effektivt. Några enkla organismer, såsom jäst, använder denna process i frånvaro av syre. Även människor använder jäsning som ett slags hjälpmedel för cellulär andning i muskelceller berövade syre. Under jäsning oxideras en kemikalie som kallas nikotinamidadenindinukleotid + väte (NADH) och en kemikalie som kallas pyruvat reduceras. Denna process producerar endast två ATP-molekyler per glukosmolekyl, medan cellulär andning producerar 36 ATP-molekyler från en enda glukosmolekyl.