Co je dýchání?

Pojem „dýchání“ označuje dva oddělené procesy, oba se vyskytují v živých věcech a souvisí s tvorbou energie. Jedním je fyziologické dýchání, proces, kterým organismus přijímá kyslík a vylučuje oxid uhličitý. Druhým je buněčné dýchání, řada biochemických reakcí, které umožňují buňce vytvářet energii.

Fyziologické dýchání

U lidí a jiných savců existují čtyři fáze tohoto procesu a vykreslují vývoj kyslíku od vdechování do plic k absorpci vnitřními orgány a jinými tkáněmi. Zahrnuje také výdech oxidu uhličitého.

Větrání

Prvním stupněm je ventilace, při které se vzduch pohybuje dovnitř a ven z alveol plic. Jedná se o vláknité kolagenové struktury, které se během inhalace rozšiřují a přijímají maximální množství kyslíku; při výdechu se stahují a uvolňují oxid uhličitý. Alveoli jsou přítomny pouze v plicích savců; podobné struktury však existují iu jiných obratlovců, jako jsou plazi a ptáci.

Plicní výměna plynu

V této fázi vstupuje kyslík z alveol do oběhového systému přes plicní kapiláry. Alveoly a plicní kapiláry jsou odděleny bariérou pouze dvou buněk tlustou; Jakmile přes tuto bariéru, molekuly kyslíku se vážou na hemoglobin, speciální protein, v červených krvinkách.

Přeprava plynu

Přeprava plynu začíná v plicních kapilárách. V tomto kroku se kyslík vázaný na hemoglobin pohybuje krevními cévami oběhového systému a nakonec vstupuje do kapilár v celém těle. Kapiláry živí orgány, žlázy a další tkáně, které k fungování potřebují neustálý přísun kyslíku.

Periferní výměna plynu

Poslední fází je periferní výměna plynu, ve které se kyslík pohybuje z kapilár do buněk. To se děje podobně jako způsob, jakým plyny difundují mezi alveoly a plicními kapiláry v plicích. Odpadní plyny, jako je oxid uhličitý vylučovaný buňkami, vstupují do kapilár a pohybují se oběhovým systémem do plic, kde se uvolňují během výdechu.

Jiné fyziologické systémy

Dýchání není výhradně pro organismy s plicemi. Například ve většině druhů ryb se vyskytuje v žábrách, které umožňují zvířatům extrahovat kyslík z vody. U obojživelníků dochází k většině výměny plynu přes kůži; plíce poskytují prostředek pro kontrolu hladiny kyslíku v těle tím, že působí jako sekundární zdroj kyslíku. Rostliny produkují kyslík fotosyntézou a více se rozptylují skrz své listy. Bez ohledu na fyzický proces přijímají všechny tyto organismy kyslík a vylučují oxid uhličitý, stejně jako savci.

Buněčné dýchání

Kyslík, který je přiveden do tkání fyziologickým dýcháním, je používán ve všech buňkách pro biochemický proces buněčného dýchání. Tento proces, který se také nazývá oxidační metabolismus, je soubor chemických reakcí, z nichž mnohé zahrnují kyslík, které umožňují tělu přeměnit určité molekuly na využitelnou energii. V živočišných a rostlinných buňkách dochází k reakcím, které přeměňují živiny na energeticky bohatou molekulu zvanou adenosintrifosfát (ATP).

Kyslík je nutný pro buněčné dýchání, protože během procesu dýchání dochází k mnoha oxidačně-redukčním reakcím, které se také nazývají redoxní reakce. Tento plyn je silné oxidační činidlo, což znamená, že při chemických reakcích může snadno poskytnout své dostupné elektrony. Díky tomu je při reakcích velmi užitečný.

Reakce, které se vyskytují, se také označují jako katabolické, protože rozdělují velké molekuly živin na menší. Tyto molekuly jsou cukry, které jsou odvozeny od uhlohydrátů; mastné kyseliny ze stravovacích tuků; a aminokyseliny, odvozené z proteinu. Elektrony se uvolňují, když se rozkládají živiny, a elektrony se používají v reakcích, které produkují ATP. Tato molekula bohatá na energii se potom používá v buňkách k napájení téměř všech reakcí, které se v nich vyskytují.

Anaerobní buněčná dýchání

U zvířat a rostlin, stejně jako u mnoha bakteriálních druhů, je typ buněčného dýchání, který se vyskytuje, aerobní, což jednoduše znamená, že používá kyslík. U některých druhů bakterií je dýchání anaerobní, což znamená, že nepoužívá kyslík. Místo toho tyto organismy používají jako náhradu dusík nebo síru. Někteří se dokonce vyvinuli do bodu, kdy mohou žít pouze v prostředí bez kyslíku.