Περιεχόμενο
Κατά την αερόβια αναπνοή, το οξυγόνο που λαμβάνεται από ένα κύτταρο συνδυάζεται με γλυκόζη για την παραγωγή ενέργειας με τη μορφή τριφωσφορικής Αδενοσίνης (ATP) και το κύτταρο αποβάλλει το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό. Αυτή είναι μια αντίδραση οξείδωσης στην οποία η γλυκόζη οξειδώνεται και το οξυγόνο μειώνεται. Αυτή η διαδικασία είναι κρίσιμη για όλους τους ευκαρυώτες, που είναι μεγάλα κύτταρα που περιέχουν έναν πυρήνα και άλλα οργανίδια και που σχηματίζουν πολύπλοκους οργανισμούς, όπως είναι τα ανθρώπινα όντα. Η αναπνοή στα περισσότερα προκαρυωτικά, όπως ορισμένα βακτήρια, είναι αναερόβια. Περιλαμβάνει αντιδράσεις οξείδωσης / αναγωγής που παράγουν ενέργεια χωρίς οξυγόνο.
Οξείδωση και Μείωση
Οξείδωση και μείωση είναι λέξεις που αναφέρονται στον τρόπο με τον οποίο ανταλλάσσονται ηλεκτρόνια σε μια χημική αντίδραση. Όταν οι χημικοί περιγράφουν για πρώτη φορά τις αντιδράσεις οξείδωσης / αναγωγής, χρησιμοποίησαν τον όρο "οξείδωση" για να αναφερθούν μόνο σε αντιδράσεις στις οποίες άλλα χημικά δεσμεύονταν στο οξυγόνο. Αναφέρθηκαν σε αντιδράσεις που μετατρέπουν μια χημική ουσία πίσω σε καθαρή μορφή, όπως εκείνη που αφαιρεί το οξυγόνο από μαγνήσιο και αφήνει μόνο μαγνήσιο, ως αντιδράσεις μείωσης. Ωστόσο, καθώς οι επιστήμονες ανακάλυψαν περισσότερα για τους υποκείμενους μηχανισμούς, κατέστη σαφές ότι στην οξείδωση ένα στοιχείο έχασε ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια σε οξυγόνο και σε μείωση το στοιχείο κέρδισε ηλεκτρόνια.
Η σημασία της κυτταρικής αναπνοής
Το ATP που παράγεται στην κυτταρική αναπνοή είναι ένα χημικό καύσιμο που εξάγει κάθε αντίδραση στο κύτταρο, είτε άμεσα είτε έμμεσα. Αναπνοή συμβαίνει σε κάθε κύτταρο του ανθρώπινου σώματος, καθώς και τα κύτταρα σχεδόν κάθε ευκαρυωτικού. Το γεγονός ότι τα κύτταρά μας εξαρτώνται από αυτή την αντίδραση είναι ο λόγος που ο άνθρωπος αναπνέει οξυγόνο και αναπνέει διοξείδιο του άνθρακα.
Μείωση ή Οξείδωση
Η διαδικασία της κυτταρικής αναπνοής περιλαμβάνει δύο κύρια στάδια. Στο πρώτο βήμα, που οι επιστήμονες ονομάζουν γλυκόλυση, η γλυκόζη διασπάται. Στη δεύτερη, αερόβια αναπνοή θραύει περαιτέρω τα υπολείμματα της γλυκόζης. Κατά την αερόβια αναπνοή, το οξυγόνο μειώνεται, προσφέροντας ένα ηλεκτρόνιο στο υδρογόνο για να σχηματίσει νερό. Η όλη διαδικασία κυτταρικής αναπνοής οξειδώνει τη γλυκόζη. Αυτό παράγει το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας που απελευθερώνεται στην κυτταρική αναπνοή.
Η διαδικασία της ζύμωσης
Η ζύμωση περιλαμβάνει επίσης οξείδωση και αναγωγή, και παράγει ΑΤΡ, αλλά το κάνει λιγότερο αποτελεσματικά. Μερικοί απλοί οργανισμοί, όπως οι ζυμομύκητες, χρησιμοποιούν αυτή τη διαδικασία απουσία οξυγόνου. Ακόμη και οι άνθρωποι χρησιμοποιούν τη ζύμωση ως ένα είδος εφεδρείας για την κυτταρική αναπνοή στα μυϊκά κύτταρα που στερούνται οξυγόνου. Κατά τη διάρκεια της ζύμωσης, μια χημική ουσία που ονομάζεται νικοτιναμίδιο αδενίνη δινουκλεοτίδιο + υδρογόνο (NADH) οξειδώνεται και μια χημική ουσία που ονομάζεται πυροσταφυλικό μειώνεται. Αυτή η διαδικασία παράγει μόνο δύο μόρια ΑΤΡ ανά μόριο γλυκόζης, ενώ η κυτταρική αναπνοή παράγει 36 μόρια ΑΤΡ από ένα μόριο γλυκόζης.