3 tipuri de respirație

Respiraţie este procesul în care organismele schimbă gaze între ele celulele corpului și mediul înconjurător. Din bacterii procariote și archaeans la eucariote protists, ciuperci, plante, și animale, toate organismele vii suferă de respirație. Respiratia se poate referi la oricare dintre cele trei elemente ale procesului.

Primul, respirația se poate referi la respirația externă sau la procesul de respirație (inhalare și expirație), denumit și ventilație. În al doilea rând, respirația se poate referi la respirația internă, care este difuziune de gaze între fluidele corpului (sânge și lichid interstițial) și șervețele. In cele din urma, respirația se poate referi la procesele metabolice de conversie a energiei stocate în molecule biologice la energia utilizabilă sub formă de ATP. Acest proces poate implica consumul de oxigen și producerea de dioxid de carbon, așa cum se vede în aerobic respirație celularăsau poate să nu implice consumul de oxigen, ca în cazul respirației anaerobe.

O metodă pentru obținerea oxigenului din mediu este prin respirație externă sau respirație. În organismele animale, procesul de respirație externă se realizează în mai multe moduri diferite. Animale care lipsesc de specialitate

Oameni și alții mamifere au un sistem respirator cu organe respiratorii specializate (plămâni) și țesuturi. În corpul uman, oxigenul este luat în plămâni prin inhalare și dioxidul de carbon este expulzat din plămâni prin expirație. Respirația externă la mamifere cuprinde procesele mecanice legate de respirație. Aceasta include contracția și relaxarea diafragmei și accesoriilor mușchi, precum și rata de respirație.

Procesele respiratorii externe explică modul în care se obține oxigenul, dar cum ajunge oxigenul celulele corpului? Respirația internă implică transportul gazelor între sânge și țesuturile corpului. Oxigen în interiorul plămâni difuză pe subțire epiteliu de alveole pulmonare (saci de aer) în împrejurimi capilare care conține sânge epuizat cu oxigen. În același timp, dioxidul de carbon difuzează în direcția opusă (de la sânge la alveole pulmonare) și este expulzat. Sângele bogat în oxigen este transportat de către sistem circulator de la capilarele pulmonare la celulele și țesuturile corpului. În timp ce oxigenul este scăpat de celule, dioxidul de carbon este preluat și transportat de la celulele țesutului la plămâni.

Oxigenul obținut din respirația internă este utilizat de celulele în respirație celulară. Pentru a accesa energia stocată în alimentele pe care le consumăm, molecule biologice care compun alimente (hidrati de carbon, proteine, etc,) trebuie defalcate în forme pe care organismul le poate utiliza. Acest lucru este realizat prin intermediul proces digestiv unde alimentele sunt defalcate și nutrienții sunt absorbiți în sânge. Pe măsură ce sângele este circulat prin corp, substanțele nutritive sunt transportate în celulele corpului. În respirația celulară, glucoza obținută în urma digestiei este împărțită în părțile sale constitutive pentru producerea de energie. Printr-o serie de etape, glucoza și oxigenul sunt transformate în dioxid de carbon (CO)₂), apă (H₂O) și molecula de adenosină trifosfat cu energie mare (ATP). Dioxidul de carbon și apa formată în proces se difuzează în celulele interstițiale din lichidul înconjurător. De acolo, CO₂ difuzează în plasma sanguină și globule rosii. ATP generat în proces asigură energia necesară pentru îndeplinirea funcțiilor celulare normale, cum ar fi sinteza macromoleculelor, contracția musculară, cilia si flagelul mișcare și diviziune celulara.

În total, 38 de molecule de ATP sunt produse de procariote în oxidarea unei singure molecule de glucoză. Acest număr este redus la 36 de molecule de ATP în eucariote, întrucât două ATP sunt consumate în transferul NADH în mitocondrii.

Respirația aerobă apare numai în prezența oxigenului. Când alimentarea cu oxigen este scăzută, doar o cantitate mică de ATP poate fi generată în celulă citoplasma prin glicoliză. Deși piruvatul nu poate intra în ciclul Krebs sau în lanțul de transport al electronilor fără oxigen, totuși poate fi folosit pentru a genera ATP suplimentar prin fermentare. Fermentaţie este un alt tip de respirație celulară, un proces chimic pentru descompunerea hidrati de carbon în compuși mai mici pentru producerea de ATP. În comparație cu respirația aerobă, doar o cantitate mică de ATP este produsă în fermentație. Acest lucru se datorează faptului că glucoza este doar parțial defalcată. Unele organisme sunt anaerobe facultative și pot utiliza atât fermentația (când oxigenul este scăzut sau nu este disponibil), cât și respirația aerobă (când este disponibil oxigen). Două tipuri comune de fermentație sunt fermentația acidului lactic și fermentația alcoolică (etanol). Glicoliza este prima etapă a fiecărui proces.

În fermentația acidului lactic, NADH, piruvat și ATP sunt produse prin glicoliză. NADH este apoi transformat în forma sa redusă de energie NAD⁺, în timp ce piruvatul este transformat în lactat. DNA⁺ este reciclat înapoi în glicoliză pentru a genera mai mult piruvat și ATP. Fermentarea acidului lactic este realizată în mod obișnuit de muşchi celulele când nivelul de oxigen se epuizează. Lactatul este transformat în acid lactic care se poate acumula la niveluri ridicate în celulele musculare în timpul exercițiului fizic. Acidul lactic crește aciditatea musculară și provoacă o senzație de arsură care apare în timpul efortului extrem. Odată ce nivelurile normale de oxigen sunt restabilite, piruvatul poate intra în respirația aerobă și poate fi generată mult mai multă energie pentru a ajuta recuperarea. Creșterea fluxului sanguin ajută la eliberarea de oxigen și la eliminarea acidului lactic din celulele musculare.

În fermentația alcoolică, piruvatul este transformat în etanol și CO₂. DNA⁺ este, de asemenea, generat în conversie și este reciclat înapoi în glicoliză pentru a produce mai multe molecule de ATP. Fermentarea alcoolică se realizează prin plante, drojdie și unele specii de bacterii. Acest proces este utilizat în producția de băuturi alcoolice, combustibil și produse coapte.

Cum să fac extremofile Ca unii bacterii și archaeans supraviețuiește în medii fără oxigen? Răspunsul este prin respirație anaerobă. Acest tip de respirație se produce fără oxigen și implică consumul unei alte molecule (azotat, sulf, fier, dioxid de carbon etc.) în loc de oxigen. Spre deosebire de fermentație, respirația anaerobă implică formarea unui gradient electrochimic de către un sistem de transport de electroni care are ca rezultat producerea unui număr de molecule de ATP. Spre deosebire de respirația aerobă, receptorul final al electronilor este o altă moleculă decât oxigenul. Multe organisme anaerobe sunt anaerobe obligatorii; nu efectuează fosforilarea oxidativă și mor în prezența oxigenului. Altele sunt anaerobe facultative și pot, de asemenea, să efectueze respirația aerobă atunci când este disponibil oxigen.