Qu'est-ce que la respiration?
Le terme «respiration» fait référence à deux processus distincts, qui se produisent tous deux chez les êtres vivants et qui sont liés à la production d'énergie. L'un est la respiration physiologique, le processus par lequel un organisme absorbe de l'oxygène et excrète du dioxyde de carbone. La seconde est la respiration cellulaire, une série de réactions biochimiques qui permettent à une cellule de générer de l'énergie.
Respiration physiologique
Ce processus se déroule en quatre étapes chez l’homme et chez d’autres mammifères et retrace la progression de l’oxygène de l’inhalation dans les poumons jusqu’à son absorption par les organes internes et d’autres tissus. Il couvre également l’expiration de dioxyde de carbone.
Ventilation
La première étape est la ventilation, dans laquelle l'air entre et sort des alvéoles des poumons. Ce sont des structures fibreuses de collagène qui se dilatent lors de l'inhalation pour absorber le maximum d'oxygène lors de l'expiration, ils se contractent et libèrent du dioxyde de carbone. Les alvéoles ne sont présentes que dans les poumons des mammifères; Cependant, des structures similaires existent chez d'autres animaux vertébrés, tels que les reptiles et les oiseaux.
Échange de gaz pulmonaire
À ce stade, l'oxygène des alvéoles pénètre dans le système circulatoire par les capillaires pulmonaires. Les alvéoles et les capillaires pulmonaires sont séparés par une barrière de seulement deux cellules d'épaisseur; Une fois cette barrière franchie, les molécules d'oxygène se lient à l'hémoglobine, une protéine spéciale des globules rouges.
Transport de gaz
Le transport de gaz commence dans les capillaires pulmonaires. Au cours de cette étape, l'oxygène lié à l'hémoglobine se déplace dans les vaisseaux sanguins du système circulatoire, pour finalement pénétrer dans les capillaires du corps. Les capillaires nourrissent les organes, les glandes et autres tissus, qui ont besoin d'un apport constant en oxygène pour fonctionner.
Échange de gaz périphérique
La dernière étape est l'échange gazeux périphérique, dans lequel l'oxygène passe des capillaires aux cellules. Cela se produit de la même manière que les gaz diffusent entre les alvéoles et les capillaires pulmonaires dans les poumons. Les gaz résiduels, tels que le dioxyde de carbone excrété par les cellules, pénètrent dans les capillaires et se déplacent dans le système circulatoire vers les poumons, où ils sont libérés lors de l'expiration.
Autres systèmes physiologiques
La respiration n'est pas exclusive aux organismes ayant des poumons. Par exemple, chez la plupart des espèces de poisson, il se produit dans les branchies, ce qui permet aux animaux d'extraire l'oxygène de l'eau. Chez les amphibiens, la plupart des échanges gazeux ont lieu à travers la peau. les poumons permettent de contrôler les niveaux d'oxygène du corps en agissant comme source secondaire d'oxygène. Les plantes produisent de l'oxygène via la photosynthèse et absorbent davantage par diffusion à travers leurs feuilles. Quel que soit le processus physique, tous ces organismes absorbent l'oxygène et excrètent du dioxyde de carbone, comme le font les mammifères.
Respiration cellulaire
L'oxygène qui est amené aux tissus par la respiration physiologique est utilisé dans toutes les cellules pour le processus biochimique de la respiration cellulaire. Ce processus, également appelé métabolisme oxydant, est un ensemble de réactions chimiques, impliquant souvent de l'oxygène, permettant au corps de convertir certaines molécules en énergie utilisable. Dans les cellules animales et végétales, il se produit des réactions qui convertissent les nutriments en une molécule riche en énergie appelée adénosine triphosphate (ATP).
L'oxygène est nécessaire à la respiration cellulaire car de nombreuses réactions d'oxydoréduction, également appelées réactions d'oxydoréduction, se produisent tout au long du processus de respiration. Ce gaz est un agent oxydant puissant, ce qui signifie que, lors de réactions chimiques, il peut facilement donner ses électrons disponibles. Cela le rend très utile dans les réactions.
Les réactions qui se produisent sont également appelées cataboliques, car elles décomposent les grosses molécules de nutriments en molécules plus petites. Ces molécules sont des sucres dérivés d'hydrates de carbone; acides gras des graisses alimentaires; et les acides aminés, dérivés des protéines. Les électrons sont libérés lorsque les éléments nutritifs sont décomposés et sont utilisés dans les réactions produisant de l'ATP. Cette molécule riche en énergie est ensuite utilisée dans les cellules pour alimenter presque toutes les réactions qui s'y produisent.
Respiration cellulaire anaérobie
Chez les animaux et les plantes, ainsi que chez de nombreuses espèces bactériennes, le type de respiration cellulaire qui se produit est aérobie, ce qui signifie simplement qu'il utilise de l'oxygène. Chez certaines espèces de bactéries, la respiration est anaérobie, ce qui signifie qu’elle n’utilise pas d’oxygène. Au lieu de cela, ces organismes utilisent des molécules telles que le nitrate ou le soufre comme substitut. Certains ont même évolué au point où ils ne peuvent vivre que dans des environnements sans oxygène.