3 rodzaje oddychania

Oddychanie to proces, w którym organizmy wymieniają gazy między sobą komórki ciała i środowisko. Od bakterie prokariotyczne i Archeanie eukariotyczny protisty, grzyby, rośliny, i Zwierzątwszystkie żywe organizmy przechodzą oddychanie. Oddychanie może odnosić się do dowolnego z trzech elementów procesu.

Pierwszyoddychanie może odnosić się do oddychania zewnętrznego lub procesu oddychania (wdech i wydech), zwanego również wentylacją. Po drugieoddychanie może odnosić się do oddychania wewnętrznego, którym jest dyfuzja gazów między płynami ustrojowymi (krew i płyn śródmiąższowy) i tkanki. Wreszcieoddychanie może odnosić się do procesów metabolicznych przekształcania energii zmagazynowanej w cząsteczki biologiczne do energii użytkowej w postaci ATP. Proces ten może obejmować zużycie tlenu i wytwarzanie dwutlenku węgla, jak widać w aerobiku oddychania komórkowego, lub może nie obejmować zużycia tlenu, jak w przypadku oddychania beztlenowego.

Jedną z metod pozyskiwania tlenu ze środowiska jest oddychanie zewnętrzne lub oddychanie. W organizmach zwierzęcych proces oddychania zewnętrznego odbywa się na wiele różnych sposobów. Zwierzęta, które nie są wyspecjalizowane

Ludzie i inni ssaki mieć układ oddechowy ze specjalistycznymi narządami oddechowymi (płuca) i tkanek. W ludzkim ciele tlen jest wdychany do płuc przez wdychanie, a dwutlenek węgla jest wydalany z płuc przez wydychanie. Oddychanie zewnętrzne u ssaków obejmuje procesy mechaniczne związane z oddychaniem. Obejmuje to skurcz i rozluźnienie przepony i akcesoriów mięśnie, a także częstość oddechów.

Zewnętrzne procesy oddechowe wyjaśniają, w jaki sposób uzyskuje się tlen, ale w jaki sposób do niego dociera komórki ciała? Oddychanie wewnętrzne obejmuje transport gazów między krew i tkanki ciała. Tlen w obrębie płuca rozprasza się w cienkim nabłonek pęcherzyków płucnych (pęcherzyków płucnych) do otoczenia naczynia włosowate zawierające krew zubożoną w tlen. W tym samym czasie dwutlenek węgla dyfunduje w przeciwnym kierunku (z krwi do pęcherzyków płucnych) i jest wydalany. Krew bogata w tlen jest transportowana przez układ krążenia od naczyń włosowatych płuc do komórek ciała i tkanek. Podczas upuszczania tlenu w komórkach dwutlenek węgla jest pobierany i transportowany z komórek tkankowych do płuc.

Tlen uzyskany z wewnętrznego oddychania jest wykorzystywany przez komórki w oddychania komórkowego. Aby uzyskać dostęp do energii zmagazynowanej w spożywanej przez nas żywności, cząsteczki biologiczne tworzące żywność (węglowodany, białkaitp.) należy podzielić na formy, które ciało może wykorzystać. Dokonuje się tego poprzez proces trawienny gdzie jedzenie jest rozkładane, a składniki odżywcze są wchłaniane do krwi. Gdy krew krąży w całym ciele, składniki odżywcze są transportowane do komórek ciała. W oddychaniu komórkowym glukoza uzyskiwana z trawienia jest dzielona na części składowe w celu wytwarzania energii. Przez szereg etapów glukoza i tlen są przekształcane w dwutlenek węgla (CO₂), woda (H₂O) oraz wysokoenergetycznej cząsteczki adenozynotrifosforanu (ATP). Dwutlenek węgla i woda powstałe w procesie dyfundują do płynu śródmiąższowego otaczającego komórki. Stamtąd CO₂ przenika do osocza krwi i Czerwone krwinki. ATP generowany w tym procesie zapewnia energię potrzebną do wykonywania normalnych funkcji komórkowych, takich jak synteza makrocząsteczek, skurcz mięśni, rzęski i wici ruch i podział komórek.

Łącznie wytwarzanych jest 38 cząsteczek ATP prokariota w utlenianiu pojedynczej cząsteczki glukozy. Liczba ta jest zmniejszona do 36 cząsteczek ATP u eukariontów, ponieważ dwa ATP są zużywane podczas przenoszenia NADH do mitochondriów.

Oddychanie tlenowe zachodzi tylko w obecności tlenu. Gdy dopływ tlenu jest niski, w komórce może być wytwarzana tylko niewielka ilość ATP cytoplazma przez glikolizę. Chociaż pirogronian nie może wejść w cykl Krebsa lub łańcuch transportu elektronów bez tlenu, nadal można go wykorzystać do wytworzenia dodatkowego ATP poprzez fermentację. Fermentacja jest innym rodzajem oddychania komórkowego, chemicznym procesem rozpadu węglowodany na mniejsze związki do produkcji ATP. W porównaniu z oddychaniem tlenowym w fermentacji powstaje tylko niewielka ilość ATP. Wynika to z tego, że glukoza jest tylko częściowo rozkładana. Niektóre organizmy są fakultatywnymi beztlenowcami i mogą wykorzystywać zarówno fermentację (gdy tlen jest niski lub niedostępny), jak i oddychanie tlenowe (gdy tlen jest dostępny). Dwa popularne typy fermentacji to fermentacja kwasu mlekowego i fermentacja alkoholowa (etanol). Glikoliza jest pierwszym etapem każdego procesu.

W fermentacji kwasu mlekowego NADH, pirogronian i ATP są wytwarzane przez glikolizę. NADH jest następnie przekształcany do postaci NAD o niskiej energii⁺, podczas gdy pirogronian jest przekształcany w mleczan. NAD⁺ jest ponownie zawracany do glikolizy w celu wytworzenia większej ilości pirogronianu i ATP. Fermentacja kwasu mlekowego jest zwykle przeprowadzana przez mięsień komórki, gdy poziom tlenu się wyczerpie. Mleczan jest przekształcany w kwas mlekowy, który może gromadzić się na wysokim poziomie w komórkach mięśniowych podczas ćwiczeń. Kwas mlekowy zwiększa kwasowość mięśni i powoduje pieczenie, które występuje podczas ekstremalnego wysiłku. Po przywróceniu normalnego poziomu tlenu pirogronian może wejść do oddychania tlenowego i można wygenerować znacznie więcej energii, aby wspomóc regenerację. Zwiększony przepływ krwi pomaga dostarczać tlen do i usuwać kwas mlekowy z komórek mięśniowych.

W fermentacji alkoholowej pirogronian przekształca się w etanol i CO₂. NAD⁺ jest również generowany podczas konwersji i jest ponownie zawracany do glikolizy z wytworzeniem większej liczby cząsteczek ATP. Fermentacja alkoholowa jest wykonywana przez rośliny, drożdże i niektóre gatunki bakterii. Proces ten jest wykorzystywany do produkcji napojów alkoholowych, paliw i wypieków.

Jak ekstremofile jak niektórzy bakteria i Archeanie przetrwać w środowisku bez tlenu? Odpowiedź brzmi: oddychanie beztlenowe. Ten rodzaj oddychania zachodzi bez tlenu i wymaga zużycia innej cząsteczki (azotanu, siarki, żelaza, dwutlenku węgla itp.) Zamiast tlenu. W przeciwieństwie do fermentacji, oddychanie beztlenowe obejmuje tworzenie gradientu elektrochemicznego przez układ transportu elektronów, co powoduje wytwarzanie wielu cząsteczek ATP. W przeciwieństwie do oddychania tlenowego ostatecznym odbiorcą elektronów jest cząsteczka inna niż tlen. Wiele organizmów beztlenowych jest beztlenowcami obowiązkowymi; nie przeprowadzają fosforylacji oksydacyjnej i giną w obecności tlenu. Inne są fakultatywnymi beztlenowcami i mogą również wykonywać oddychanie tlenowe, gdy dostępny jest tlen.