Pendant la respiration aérobie, l'oxygène absorbé par une cellule se combine avec le glucose pour produire de l'énergie sous forme d'adénosine triphosphate (ATP), et la cellule expulse le dioxyde de carbone et de l'eau. Il s'agit d'une réaction d'oxydation dans laquelle le glucose est oxydé et l'oxygène est réduit. Ce processus est essentiel pour tous les eucaryotes, qui sont de grandes cellules qui contiennent un noyau et d'autres organites et qui forment des organismes complexes, tels que les êtres humains. La respiration chez la plupart des procaryotes, comme certaines bactéries, est anaérobie. Elle implique des réactions d'oxydation /réduction qui produisent de l'énergie sans oxygène.
Définition de l'oxydation et de la réduction
L'oxydation et la réduction sont des mots qui se réfèrent à la façon dont les électrons sont échangés dans une réaction chimique. Lorsque les chimistes ont décrit pour la première fois des réactions d'oxydation /réduction, ils ont utilisé le terme "oxydation" pour désigner uniquement les réactions dans lesquelles d'autres produits chimiques étaient liés à l'oxygène. Ils se sont référés à des réactions qui ont reconverti un produit chimique en une forme pure, comme celle qui a retiré l'oxygène du magnésium et n'a laissé que du magnésium, comme réactions de réduction. Au fur et à mesure que les scientifiques ont découvert les mécanismes sous-jacents, il est devenu clair que dans l'oxydation, un élément perdait un ou plusieurs électrons en oxygène et, en réduction, un élément gagnait des électrons.
L'importance de la respiration cellulaire
L'ATP produit par la respiration cellulaire est un carburant chimique qui alimente chaque réaction dans la cellule, directement ou indirectement. La respiration se produit dans chaque cellule du corps humain, ainsi que dans les cellules de presque tous les eucaryotes. Le fait que nos cellules dépendent de cette réaction est la raison pour laquelle les humains respirent de l'oxygène et expirent du dioxyde de carbone.
Réduction ou oxydation
Le processus de respiration cellulaire comprend deux étapes principales. Dans la première étape, que les scientifiques appellent la glycolyse, le glucose se décompose. Dans le second, la respiration aérobie brise davantage les restes de glucose. Pendant la respiration aérobie, l'oxygène est réduit, faisant don d'un électron à l'hydrogène pour former de l'eau. L'ensemble du processus de respiration cellulaire oxyde le glucose. Cela produit la majorité de l'énergie libérée par la respiration cellulaire.
Le processus de fermentation
La fermentation implique également l'oxydation et la réduction, et elle produit de l'ATP, mais elle le fait moins efficacement. Certains organismes simples, comme les levures, utilisent ce processus en l'absence d'oxygène. Même les humains utilisent la fermentation comme une sorte de secours pour la respiration cellulaire dans les cellules musculaires privées d'oxygène. Pendant la fermentation, un produit chimique appelé nicotinamide adénine dinucléotide + hydrogène (NADH) est oxydé et un produit chimique appelé pyruvate est réduit. Ce processus ne produit que deux molécules d'ATP par molécule de glucose, tandis que la respiration cellulaire produit 36 molécules d'ATP à partir d'une seule molécule de glucose.
