"Solunum" terimi, her ikisi de canlılarda meydana gelen ve enerji üretimi ile ilgili olan iki ayrı süreci ifade eder. Birincisi, bir organizmanın oksijen alması ve karbondioksit salgılaması süreci olan fizyolojik solunumdur. İkincisi, hücrenin enerji üretmesini sağlayan bir dizi biyokimyasal reaksiyon olan hücresel solunumdur.
Fizyolojik Solunum
İnsanlarda ve diğer memelilerde bu sürecin dört aşaması vardır ve bunlar solumadan akciğerlere oksijenin iç organlar ve diğer dokular tarafından emilimine doğru ilerlemesini gösterir. Aynı zamanda karbon dioksitin ekshalasyonunu da kapsar.
Havalandırma
İlk aşama, havanın akciğerlerin alveollerine giren ve çıkan havalandırmasıdır. Bunlar, maksimum oksijen miktarını almak için inhalasyon sırasında genişleyen fibröz kollajen yapılardır; Solunması üzerine karbon dioksit büzülür ve salınır. Alveoller sadece memeli akciğerlerinde bulunur; ancak, sürüngenler ve kuşlar gibi diğer omurgalı hayvanlarda da benzer yapılar vardır.
Pulmoner Gaz Değişimi
Bu aşamada, alveollerden elde edilen oksijen, pulmoner kılcal damarlardan dolaşım sistemine girer. Alveoller ve pulmoner kılcal damarlar, sadece iki hücre kalınlığında bir bariyer ile ayrılır; Bu bariyerin karşısında, oksijen molekülleri, kırmızı kan hücrelerinde bulunan özel bir protein olan hemoglobine bağlanır.
Gaz Taşımacılığı
Akciğer kılcal damarlarında gaz nakliyesi başlar. Bu aşamada, hemoglobine bağlı oksijen, dolaşım sisteminin kan damarlarından geçerek sonunda kılcal damarlara girer. Kılcal damarlar, çalışması için sürekli bir oksijen kaynağına ihtiyaç duyan organları, bezleri ve diğer dokuları besler.
Periferik Gaz Değişimi
Son aşama, oksijenin kılcal damarlardan hücrelere doğru hareket ettiği periferal gaz değişimidir. Bu, gazların, akciğerlerde alveoller ve pulmoner kılcal damarlar arasında yayılma şekline benzer şekilde gerçekleşir. Hücreler tarafından salgılanan karbondioksit gibi atık gazlar kılcal damarlara girer ve dolaşım sisteminden geçerken akciğerlere taşınırlar, ekshalasyon sırasında serbest bırakılırlar.
Diğer Fizyolojik Sistemler
Solunum, ciğerli organizmalara münhasır değildir. Örneğin, çoğu balık türünde hayvanların sudan oksijen almalarını sağlayan solungaçlarda oluşur. Amfibilerde, çoğu gaz değişimi cilt üzerinde meydana gelir; akciğerler, ikincil bir oksijen kaynağı olarak hareket ederek vücudun oksijen seviyelerini kontrol etmek için bir araç sağlar. Bitkiler fotosentez yoluyla oksijen üretirler ve yapraklarının difüzyonu yoluyla daha fazla alırlar. Fiziksel süreçten bağımsız olarak, tüm bu organizmalar, memelilerde olduğu gibi oksijen ve salgın karbondioksit alır.
Hücresel solunum
Dokulara fizyolojik solunum yoluyla getirilen oksijen, tüm hücrelerde hücresel solunumun biyokimyasal işlemi için kullanılır. Aynı zamanda oksidatif metabolizma olarak da adlandırılan bu işlem, vücudun belirli molekülleri kullanılabilir enerjiye dönüştürmesini sağlayan, oksijen içeren bir dizi kimyasal reaksiyondur. Hayvan ve bitki hücrelerinde, besinleri adenosin trifosfat (ATP) adı verilen enerji bakımından zengin bir moleküle dönüştüren reaksiyonlar meydana gelir.
Hücresel solunum için oksijene ihtiyaç vardır, çünkü redoks reaksiyonları olarak da adlandırılan birçok oksidasyon azaltma reaksiyonu, solunum işlemi boyunca meydana gelir. Bu gaz güçlü bir oksitleyici ajandır, yani kimyasal reaksiyonlarda kolayca kullanılabilir elektronlarını verebilir. Bu, reaksiyonlarda çok faydalı olmasını sağlar.
Oluşan reaksiyonlara katabolik de denir, çünkü büyük besin moleküllerini daha küçük olanlara bölerler. Bu moleküller karbonhidratlardan türetilmiş şekerlerdir; diyet yağından elde edilen yağ asitleri; ve proteinden türetilmiş amino asitler. Besinler bozulduğunda elektronlar salınır ve elektronlar ATP üreten reaksiyonlarda kullanılır. Bu enerji bakımından zengin molekül daha sonra hücrelerde, içlerinde meydana gelen hemen hemen tüm reaksiyonları güçlendirmek için kullanılır.
Anaerobik Hücresel Solunum
Hayvanlarda ve bitkilerde ve birçok bakteri türünde, meydana gelen hücresel solunumun türü, sadece oksijen kullandığı anlamına gelen aerobiktir. Bazı bakteri türlerinde solunum anaerobiktir, yani oksijen kullanmaz. Bunun yerine, bu organizmalar bir ikame olarak nitrat veya kükürt gibi moleküller kullanır. Hatta bazıları sadece oksijensiz ortamlarda yaşayabilecekleri bir noktaya gelişti.
