Dýchanie je proces, pri ktorom si organizmy vymieňajú plyny medzi nimi telové bunky a životné prostredie. z prokaryotické baktérie a Archaeans na eukaryotické prvoky, huby, rastlinya zver, všetky živé organizmy podstupujú dýchanie. Dýchanie sa môže vzťahovať na ktorýkoľvek z troch prvkov procesu.
najprv, dýchanie sa môže týkať vonkajšieho dýchania alebo procesu dýchania (inhalácia a výdych), tiež nazývaného vetranie. za druhé, dýchanie sa môže vzťahovať na vnútorné dýchanie, ktoré je rozptyl plynov medzi telesnými tekutinami (krvný a intersticiálna tekutina) a tkaniva. konečne, dýchanie sa môže týkať metabolických procesov premeny energie uloženej v biologické molekuly na použiteľnú energiu vo forme ATP. Tento proces môže zahŕňať spotrebu kyslíka a produkciu oxidu uhličitého, ako je zrejmé z aeróbneho stavu bunkové dýchaniealebo nemusí zahŕňať spotrebu kyslíka, ako v prípade anaeróbneho dýchania.
Jednou z metód získavania kyslíka z prostredia je vonkajšie dýchanie alebo dýchanie. U živočíšnych organizmov sa proces vonkajšej respirácie uskutočňuje rôznymi spôsobmi. Zvieratá, ktoré nemajú špecializáciu
orgány pri dýchaní spoliehajte na difúziu cez vonkajšie povrchy tkaniva, aby ste získali kyslík. Iní majú buď orgány špecializované na výmenu plynov, alebo majú komplet dýchací systém. V organizmoch ako napr hlísty (škrkavky), plyny a živiny sa vymieňajú s vonkajším prostredím difúziou cez povrch tela zvieraťa. Hmyz a pavúky mať dýchacie orgány nazývané priedušnice, zatiaľ čo ryby majú žiabre ako miesta na výmenu plynu.Ľudia a iné cicavce mať dýchací systém so špecializovanými dýchacími orgánmi (pľúca) a tkanív. V ľudskom tele sa kyslík dostáva do pľúc inhaláciou a oxid uhličitý sa z pľúc vylučuje výdychom. Vonkajšie dýchanie u cicavcov zahŕňa mechanické procesy súvisiace s dýchaním. To zahŕňa kontrakciu a relaxáciu bránice a príslušenstva svaly, ako aj rýchlosť dýchania.
Vonkajšie dýchacie procesy vysvetľujú, ako sa získava kyslík, ale ako sa kyslík dostáva telové bunky? Vnútorné dýchanie zahŕňa prepravu plynov medzi krvný a telesných tkanív. Kyslík vo vnútri pľúca difunduje cez tenkú vrstvu epitel pľúcnych alveol (vzduchových vakov) do okolia kapiláry obsahujúca krv zbavenú kyslíka. Zároveň oxid uhličitý difunduje opačným smerom (z krvi do pľúcnych alveol) a je vylúčený. Krv bohatá na kyslík sa transportuje prostredníctvom obehový systém z pľúcnych kapilár do telesných buniek a tkanív. Kým kyslík klesá v bunkách, oxid uhličitý sa zachytáva a transportuje z tkanivových buniek do pľúc.
Kyslík získaný z vnútorného dýchania používa bunky v bunkové dýchanie. S cieľom získať prístup k energii uloženej v potravinách, ktoré jeme, biologické molekuly skladajúce potraviny (sacharidy, proteínyatď.) sa musia rozdeliť na formy, ktoré môže telo využiť. To sa dosahuje prostredníctvom internetu tráviaci proces kde sa rozloží jedlo a živiny sa vstrebávajú do krvi. Pretože krv cirkuluje v tele, živiny sa prenášajú do telesných buniek. Pri bunkovej respirácii sa glukóza získaná trávením rozdeľuje na svoje základné zložky na výrobu energie. V priebehu niekoľkých krokov sa glukóza a kyslík prevádzajú na oxid uhličitý (CO2), voda (H2O) a vysokoenergetická molekula adenozíntrifosfát (ATP). Oxid uhličitý a voda tvorená pri tomto procese difundujú do intersticiálnej tekutiny obklopujúcej bunky. Odtiaľ, CO2 difunduje do krvnej plazmy a červené krvinky. ATP generovaný v procese poskytuje energiu potrebnú na vykonávanie normálnych bunkových funkcií, ako je syntéza makromolekúl, kontrakcie svalov, cilia a bičíky pohyb a bunkové delenie.
Celkom produkuje 38 ATP molekúl prokaryotes pri oxidácii jednej molekuly glukózy. Tento počet sa v eukaryotoch znížil na 36 molekúl ATP, pretože pri prenose NADH na mitochondrie sa spotrebúvajú dva ATP.
Aeróbne dýchanie nastáva iba v prítomnosti kyslíka. Ak je prívod kyslíka nízky, môže sa v bunke generovať iba malé množstvo ATP cytoplazma glykolýzou. Hoci pyruvát nemôže vstúpiť do Krebsovho cyklu alebo do elektrónového transportného reťazca bez kyslíka, stále sa môže pomocou fermentácie generovať ďalší ATP. kvasenie je ďalší typ bunkového dýchania, chemický proces rozkladu sacharidy na menšie zlúčeniny na výrobu ATP. V porovnaní s aeróbnym dýchaním sa pri fermentácii produkuje iba malé množstvo ATP. Je to z toho dôvodu, že glukóza sa rozkladá iba čiastočne. Niektoré organizmy sú fakultatívnymi anaeróbmi a môžu využívať fermentáciu (ak je kyslík nízky alebo nie je k dispozícii) a aeróbne dýchanie (ak je k dispozícii kyslík). Dva bežné typy fermentácie sú fermentácia kyselinou mliečnou a alkoholová (etanolová) fermentácia. Glykolýza je prvou fázou každého procesu.
Pri fermentácii kyselinou mliečnou sa NADH, pyruvát a ATP produkujú glykolýzou. NADH sa potom prevedie na nízkoenergetickú formu NAD+, zatiaľ čo pyruvát sa konvertuje na laktát. NAD+ sa recykluje späť do glykolýzy, aby sa vytvorilo viac pyruvátu a ATP. Fermentácia kyseliny mliečnej sa bežne uskutočňuje pomocou sval bunky, keď sa vyčerpajú hladiny kyslíka. Laktát sa premieňa na kyselinu mliečnu, ktorá sa môže počas cvičenia hromadiť vo svalových bunkách na vysokej úrovni. Kyselina mliečna zvyšuje kyslosť svalov a spôsobuje pocit pálenia, ku ktorému dochádza pri extrémnej námahe. Len čo sa obnovia normálne hladiny kyslíka, pyruvát môže vstúpiť do aeróbneho dýchania a môže sa generovať oveľa viac energie na pomoc pri regenerácii. Zvýšený prietok krvi pomáha dodávať kyslík do svalových buniek a odstraňuje kyselinu mliečnu.
Pri alkoholovej fermentácii sa pyruvát konvertuje na etanol a CO2. NAD+ Pri konverzii sa tiež generuje a recykluje sa späť na glykolýzu za vzniku ďalších molekúl ATP. Alkoholové kvasenie sa uskutočňuje pomocou rastliny, kvasinky a niektoré druhy baktérií. Tento proces sa používa pri výrobe alkoholických nápojov, pohonných hmôt a pečiva.
Ako robiť Extremophiles ako niektorí baktérie a Archaeans prežiť v prostredí bez kyslíka? Odpoveďou je anaeróbne dýchanie. Tento typ dýchania sa vyskytuje bez kyslíka a vyžaduje spotrebu inej molekuly (dusičnanu, síry, železa, oxidu uhličitého atď.) Namiesto kyslíka. Na rozdiel od fermentácie, anaeróbne dýchanie zahŕňa vytvorenie elektrochemického gradientu elektrónovým transportným systémom, ktorý vedie k produkcii množstva molekúl ATP. Na rozdiel od aeróbneho dýchania je konečným príjemcom elektrónov molekula iná ako kyslík. Mnoho anaeróbnych organizmov je povinných anaeróbov; nevykonávajú oxidačnú fosforyláciu a umierajú v prítomnosti kyslíka. Iní sú fakultatívne anaeróbne látky a môžu tiež vykonávať aeróbne dýchanie, keď je k dispozícii kyslík.