Τι είναι η αναπνοή;

Ο όρος αναπνοή αναφέρεται σε δύο ξεχωριστές διαδικασίες, και οι δύο από τις οποίες συμβαίνουν στα ζωντανά πράγματα και σχετίζονται με τη δημιουργία ενέργειας.Το ένα είναι η φυσιολογική αναπνοή, η διαδικασία με την οποία ένας οργανισμός λαμβάνει οξυγόνο και εκκρίνει το διοξείδιο του άνθρακα.Το δεύτερο είναι η κυτταρική αναπνοή, μια σειρά βιοχημικών αντιδράσεων που επιτρέπουν σε ένα κύτταρο να παράγει ενέργεια.

Φυσιολογική αναπνοή

Υπάρχουν τέσσερα στάδια σε αυτή τη διαδικασία σε ανθρώπους και άλλα θηλαστικά και σχεδιάζουν την πρόοδο του οξυγόνου από την εισπνοή στους πνεύμονες έως την απορρόφηση από εσωτερικά όργανα και άλλους ιστούς.Καλύπτει επίσης την εκπνοή του διοξειδίου του άνθρακα.

Εξαερισμός

Το πρώτο στάδιο είναι ο εξαερισμός, στον οποίο ο αέρας κινείται μέσα και έξω από τις κυψελίδες των πνευμόνων.Αυτές είναι ινώδεις δομές κολλαγόνου που επεκτείνονται κατά τη διάρκεια της εισπνοής, για να ληφθούν στη μέγιστη ποσότητα οξυγόνου.Μετά την εκπνοή, συστέλλονται και απελευθερώνουν διοξείδιο του άνθρακα.Οι κυψελίδες είναι παρόντες μόνο στους πνεύμονες των θηλαστικών.Ωστόσο, παρόμοιες δομές υπάρχουν σε άλλα σπονδυλωτά ζώα, όπως ερπετά και πουλιά.

Ανταλλαγή πνευμονικού αερίου

Σε αυτό το στάδιο, το οξυγόνο από τις κυψελίδες εισέρχεται στο κυκλοφορικό σύστημα μέσω των πνευμονικών τριχοειδών.Οι κυψελίδες και τα πνευμονικά τριχοειδή αγγεία διαχωρίζονται από ένα φράγμα μόνο δύο κύτταρα παχιά.Μόλις απέναντι από αυτό το φράγμα, τα μόρια οξυγόνου συνδέονται με την αιμοσφαιρίνη, μια ειδική πρωτεΐνη, στα ερυθρά αιμοσφαίρια.

Μεταφορά αερίου

Η μεταφορά αερίου αρχίζει στα πνευμονικά τριχοειδή αγγεία.Σε αυτό το βήμα, το οξυγόνο που συνδέεται με την αιμοσφαιρίνη μετακινείται μέσα από τα αιμοφόρα αγγεία του κυκλοφορικού συστήματος, εισέρχοντας τελικά τριχοειδή αγγεία σε όλο το σώμα.Τα τριχοειδή αγγεία ζωορίζουν τα όργανα, τους αδένες και άλλους ιστούς, τα οποία χρειάζονται μια σταθερή παροχή οξυγόνου για να λειτουργούν.

Ανταλλαγή περιφερειακού αερίου

Το τελικό στάδιο είναι η ανταλλαγή περιφερικού αερίου, στην οποία το οξυγόνο μετακινείται από τα τριχοειδή αγγεία σε κύτταρα.Αυτό συμβαίνει ομοίως με τον τρόπο διάχυσης των αερίων μεταξύ των κυψελίδων και των πνευμονικών τριχοειδών στα πνεύμονα.Τα αέρια αποβλήτων, όπως το διοξείδιο του άνθρακα που εκκρίνονται από τα κύτταρα, εισέρχονται στα τριχοειδή αγγεία και μετακινούνται μέσω του κυκλοφορικού συστήματος στους πνεύμονες, όπου απελευθερώνονται κατά τη διάρκεια της εκπνοής.

Άλλα φυσιολογικά συστήματα

Η αναπνοή δεν είναι αποκλειστική για τους οργανισμούς με τους πνεύμονες.Για παράδειγμα, στα περισσότερα είδη ψαριών εμφανίζεται σε βράγχια, τα οποία επιτρέπουν στα ζώα να εξάγουν οξυγόνο από το νερό.Στα αμφίβια, η περισσότερη ανταλλαγή αερίων συμβαίνει σε όλο το δέρμα.Οι πνεύμονες παρέχουν ένα μέσο ελέγχου των επιπέδων οξυγόνου του σώματος, ενεργώντας ως δευτερεύουσα πηγή οξυγόνου.Τα φυτά παράγουν οξυγόνο μέσω φωτοσύνθεσης και παίρνουν περισσότερο μέσω διάχυσης στα φύλλα τους.Ανεξάρτητα από τη φυσική διαδικασία, όλοι αυτοί οι οργανισμοί λαμβάνουν οξυγόνο και εκκρίνουν το διοξείδιο του άνθρακα, ακριβώς όπως κάνουν τα θηλαστικά.

Κυτταρική αναπνοή

Το οξυγόνο που μεταφέρεται στους ιστούς μέσω φυσιολογικής αναπνοής χρησιμοποιείται σε όλα τα κύτταρα για τη βιοχημική διαδικασία της κυτταρικής αναπνοής.Αυτή η διαδικασία, η οποία αναφέρεται επίσης ως οξειδωτικός μεταβολισμός, είναι ένα σύνολο χημικών αντιδράσεων, πολλοί που περιλαμβάνουν οξυγόνο, που επιτρέπουν στο σώμα να μετατρέψει ορισμένα μόρια σε χρησιμοποιήσιμη ενέργεια.Στα ζώα και τα φυτικά κύτταρα εμφανίζονται οι αντιδράσεις που μετατρέπουν τα θρεπτικά συστατικά σε ένα πλούσιο σε ενέργεια μόριο που ονομάζεται τριφωσφορική αδενοσίνη (ΑΤΡ).

Το οξυγόνο είναι απαραίτητο για την κυτταρική αναπνοή, επειδή πολλές αντιδράσεις μείωσης οξείδωσης, που ονομάζονται επίσης αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, εμφανίζονται σε όλη τη διαδικασία αναπνοής.Αυτό το αέριο είναι ένας ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας, πράγμα που σημαίνει ότι, σε χημικές αντιδράσεις, μπορεί εύκολα να δώσει τα διαθέσιμα ηλεκτρόνια του.Αυτό το καθιστά πολύ χρήσιμο στις αντιδράσεις.

Οι αντιδράσεις που συμβαίνουν αναφέρονται επίσης ως καταβολικές, επειδή σπάζουν μεγάλα θρεπτικά μόρια σε μικρότερα.Αυτά τα μόρια είναι σάκχαρα, τα οποία προέρχονται από υδατάνθρακες.Λιπαρά οξέα από το διαιτητικό λίπος.και αμινοξέα, που προέρχονται από πρωτεΐνες.Τα ηλεκτρόνια απελευθερώνονται όταν tΤα θρεπτικά συστατικά χωρίζονται και τα ηλεκτρόνια χρησιμοποιούνται σε αντιδράσεις που παράγουν ΑΤΡ.Αυτό το πλούσιο σε ενέργεια μόριο χρησιμοποιείται στη συνέχεια σε κύτταρα για να τροφοδοτήσει σχεδόν όλες τις αντιδράσεις που συμβαίνουν μέσα σε αυτά.

Αναερόβια κυτταρική αναπνοή

σε ζώα και φυτά, καθώς και πολλά βακτηριακά είδη, ο τύπος της κυτταρικής αναπνοής που συμβαίνει είναι αερόβια, τα οποίαΑπλά σημαίνει ότι χρησιμοποιεί οξυγόνο.Σε ορισμένα είδη βακτηρίων, η αναπνοή είναι αναερόβια, πράγμα που σημαίνει ότι δεν χρησιμοποιεί οξυγόνο.Αντ 'αυτού, αυτοί οι οργανισμοί χρησιμοποιούν μόρια όπως νιτρικό ή θείο ως υποκατάστατο.Μερικοί έχουν εξελιχθεί ακόμη και στο σημείο όπου μπορούν να ζουν μόνο σε περιβάλλοντα χωρίς οξυγόνο.