hengitys on prosessi, jossa organismit vaihtavat kaasuja keskenään kehon solut ja ympäristö. alkaen prokaryoottiset bakteerit ja archaeans eukaryoottiseksi protists, sienet, kasvitja eläimet, kaikille eläville organismeille hengitetään. Hengitys voi viitata mihin tahansa prosessin kolmesta elementistä.
Ensimmäinen, hengitys voi viitata ulkoiseen hengitykseen tai hengitysprosessiin (hengittäminen ja uloshengitys), jota kutsutaan myös hengitykseksi. toiseksi, hengitys voi viitata sisäiseen hengitykseen, joka on diffuusio kaasujen kehon nesteiden välillä (veri ja interstitiaalinen neste) ja kudokset. vihdoin, hengitys voi viitata aineenvaihduntaprosesseihin, joissa muunnetaan biologiset molekyylit käyttökelpoiseen energiaan ATP: n muodossa. Tämä prosessi voi sisältää hapen kulutuksen ja hiilidioksidin tuotannon, kuten aerobisessa muodossa näkyy soluhengitys, tai siihen ei saa liittyä hapen kulutusta, kuten anaerobisen hengityksen tapauksessa.
Yksi menetelmä hapen saamiseksi ympäristöstä on ulkoinen hengitys tai hengitys. Eläinorganismeissa ulkoinen hengitysprosessi suoritetaan monella eri tavalla. Eläimet, joilla ei ole erikoistuneita
elimet hengityksen luottamiseksi diffuusioon ulkoisten kudospintojen yli hapen saamiseksi. Toisilla on joko kaasunvaihtoon erikoistuneita elimiä tai ne ovat kokonaisia hengityselimet. Organismeissa kuten sukkulamadot (pyöreät madot), kaasut ja ravinteet vaihdetaan ulkoisen ympäristön kanssa diffuusiolla eläimen kehon pintaan. Hyönteiset ja robotit omistaa hengityselimet kutsutaan henkitorveksi, kun taas kaloilla on kiduksia kaasunvaihtopaikkoina.Ihmiset ja muut nisäkkäät sinulla on hengityselin erikoistuneilla hengityselimillä (keuhkot) ja kudokset. Ihmiskehossa happi viedään keuhkoihin hengitysteitse ja hiilidioksidi poistuu keuhkoista uloshengityksellä. Nisäkkäiden ulkoinen hengitys kattaa hengittämiseen liittyvät mekaaniset prosessit. Tähän sisältyy kalvon ja lisävarusteen supistuminen ja rentoutuminen lihaksetsekä hengitysnopeus.
Ulkoiset hengitysprosessit selittävät, miten happea saadaan, mutta miten happea pääsee kehon solut? Sisäiseen hengitykseen sisältyy kaasujen kuljetus veri ja kehon kudokset. Happi keuhkot diffuusio ohut epiteelin keuhkoalveoleista (ilmapusseista) ympäröivään kapillaareja jotka sisältävät happea tyhjentävää verta. Samaan aikaan hiilidioksidi diffundoituu vastakkaiseen suuntaan (verestä keuhkoalveoleihin) ja poistuu. Happirikas verta kuljettaa verenkiertoelimistö keuhkokapillaareista kehon soluihin ja kudoksiin. Samalla kun happea tippuu soluista, hiilidioksidi poimitaan ja kuljetetaan kudosoluista keuhkoihin.
Sisäisestä hengityksestä saatua happea käyttää solut sisään soluhengitys. Syömämme elintarvikkeisiin varastoituneen energian käyttämiseksi elintarvikkeita muodostavat biologiset molekyylit (hiilihydraatit, proteiinejajne.) on jaoteltava muotoihin, joita vartalo voi hyödyntää. Tämä saavutetaan ruuansulatuksessa missä ruoka hajoaa ja ravintoaineet imeytyvät vereen. Koska verta kiertää kehossa, ravinteet kulkeutuvat kehon soluihin. Soluhengityksessä pilkkomisesta saatu glukoosi jaetaan sen aineosiin energian tuottamiseksi. Vaiheen sarjan avulla glukoosi ja happi muuttuvat hiilidioksidiksi (CO2), vesi (H2O), ja korkean energian molekyylin adenosiinitrifosfaatti (ATP). Prosessissa muodostunut hiilidioksidi ja vesi diffundoituvat soluja ympäröivään interstitiaaliseen nesteeseen. Sieltä, CO2 diffundoituu veriplasmaan ja punasolut. Prosessissa syntyvä ATP tarjoaa energian, jota tarvitaan normaalien solutoimintojen, kuten makromolekyylisynteesin, lihaksen supistumisen, suorittamiseen. siliat ja flagella liikettä ja solunjako.
Kaikkiaan 38 tuottaa 38 ATP-molekyyliä prokaryooteissa yksittäisen glukoosimolekyylin hapetuksessa. Tämä lukumäärä pienenee 36 ATP-molekyyliksi eukaryooteissa, koska kaksi ATP: tä kulutetaan NADH: n siirtämisessä mitokondrioihin.
Aerobinen hengitys tapahtuu vain hapen läsnä ollessa. Kun happea on vähän, solussa voi muodostua vain pieni määrä ATP: tä sytoplasma glykolyysillä. Vaikka pyruvaatti ei pääse Krebs-sykliin tai elektronin kuljetusketjuun ilman happea, sitä voidaan silti käyttää lisä ATP: n tuottamiseen käymisellä. Käyminen on toinen soluhengityksen tyyppi, kemiallinen prosessi hajoamiseksi hiilihydraatit pienemmiksi yhdisteiksi ATP: n tuottamiseksi. Verrattuna aerobiseen hengitykseen, fermentoinnissa syntyy vain pieni määrä ATP: tä. Tämä johtuu siitä, että glukoosi hajoaa vain osittain. Jotkut organismit ovat fakultatiivisia anaerobia ja voivat hyödyntää sekä käymistä (kun hapen määrä on alhainen tai sitä ei ole saatavana) että aerobista hengitystä (kun happea on saatavana). Kaksi yleistä käymismuotoa ovat maitohappokäyminen ja alkoholipitoinen (etanoli) käyminen. Glykolyysi on kunkin prosessin ensimmäinen vaihe.
Maitohappokäymisessä NADH, pyruvaatti ja ATP tuotetaan glykolyysillä. NADH muunnetaan sitten sen alhaisen energian muotoon NAD+, kun taas pyruvaatti muuttuu laktaatiksi. NAD+ Kierrätetään takaisin glykolyysiin lisää pyruvaatin ja ATP: n tuottamiseksi. Maitohappokäyminen tapahtuu yleensä lihas solut, kun happitasot ehtyvät. Laktaatti muuttuu maitohapoksi, joka voi kertyä korkeille tasoille lihassoluissa harjoituksen aikana. Maitohappo lisää lihasten happamuutta ja aiheuttaa polttava tunne, joka tapahtuu äärimmäisen rasituksen aikana. Kun normaalit happitasot on palautettu, pyruvaatti voi päästä aerobiseen hengitykseen ja paljon enemmän energiaa voidaan tuottaa paranemisen helpottamiseksi. Lisääntynyt verenvirtaus auttaa toimittamaan happea maitohappoon ja poistamaan sen lihassoluista.
Alkoholikäymisessä pyruvaatti muuttuu etanoliksi ja CO: ksi2. NAD+ syntyy myös muuntamisessa ja kierrätetään takaisin glykolyysiin tuottamaan lisää ATP-molekyylejä. Alkoholinen käyminen suoritetaan kasvit, hiiva ja jotkut bakteerilajit. Tätä prosessia käytetään alkoholijuomien, polttoaineiden ja leipomotuotteiden tuotannossa.
Kuinka ekstremofiilejä kuten jotkut bakteerit ja archaeans selviytyä ympäristöissä ilman happea? Vastaus on anaerobisella hengityksellä. Tämän tyyppinen hengitys tapahtuu ilman happea ja siihen sisältyy toisen molekyylin (nitraatti, rikki, rauta, hiilidioksidi jne.) Kulutus hapen sijaan. Toisin kuin käymisessä, anaerobiseen hengitykseen sisältyy sähkökemiallisen gradientin muodostuminen elektroninsiirtojärjestelmällä, joka johtaa useiden ATP-molekyylien tuotantoon. Toisin kuin aerobisessa hengityksessä, lopullinen elektronien vastaanottaja on muu molekyyli kuin happi. Monet anaerobiset organismit ovat pakollisia anaerobia; ne eivät suorita oksidatiivista fosforylaatiota ja kuolevat hapen läsnä ollessa. Toiset ovat fakultatiivisia anaerobia ja voivat myös suorittaa aerobista hengitystä, kun happea on saatavana.