Légzés az a folyamat, amelyben az organizmusok gázokat cserélnek egymás között testsejtek és a környezet. Tól től prokarióta baktériumok és archaeans az eukarióta egysejtűek, gombák, növényekés állatok, minden élő organizmus lélegzik. A légzés a folyamat három elemére utalhat.
Első, a légzés utalhat a külső légzésre vagy a légzés folyamatára (belélegzés és kilégzés), más néven szellőzés. Másodszor, a légzés utalhat a belső légzésre, azaz a diffúzió a testfolyadékok közötti gázok (vér és intersticiális folyadék) és szövetek. Végül, a légzés utalhat a benne tárolt energia átalakításának metabolikus folyamataira biológiai molekulák a felhasználható energiához ATP formájában. Ez az eljárás magában foglalhatja az oxigénfogyasztást és a szén-dioxid előállítását, amint az aerob sejtlégzés, vagy nem járhat oxigénfogyasztással, mint például az anaerob légzés esetén.
Az oxigénnek a környezetből történő előállításának egyik módszere a külső légzés vagy légzés. Az állati szervezetekben a külső légzés folyamatát számos különféle módon hajtják végre. Állatok, amelyek nem rendelkeznek szakemberrel
szervek a légzéshez támaszkodjon a külső szöveti felületek közötti diffúzióra az oxigén előállításához. Másoknak vagy gázcserére szakosodott szervei vannak, vagy vannak ilyenek légzőrendszer. Az olyan szervezetekben, mint a fonálférgek (keresztezett férgek), a gázok és a tápanyagok az állat testének felületén történő diffúzió útján cserélnek a külső környezettel. Rovarok és pókok van légzőszervek légcsőnek nevezik, míg a halaknak kopoltyúja van a gázcserének.Emberek és egyéb emlősök van légzőrendszerük speciális légzőszervekkel (tüdő) és szövetek. Az emberi testben az oxigén belélegezve kerül a tüdőbe, és a szén-dioxid kilégzés útján kerül ki a tüdőből. Az emlősök külső légzése magában foglalja a légzéssel kapcsolatos mechanikai folyamatokat. Ez magában foglalja a membrán és a kiegészítő összehúzódását és relaxációját izmok, valamint a légzési sebesség.
A külső légzési folyamatok megmagyarázzák, hogyan jut az oxigén, de hogyan jut el az oxigén testsejtek? A belső légzés magában foglalja a gázok szállítását a vér és a test szövetei. Oxigén a tüdő diffúz az egész vékony hámszövet tüdő alveolusok (légzsákok) bejutása a környezőbe kapillárisok oxigénmentesített vért tartalmaz. Ugyanakkor a szén-dioxid ellentétes irányban diffundál (a vérből a tüdő alveolusokba) és kilépett. Oxigénben gazdag vért szállít a keringési rendszer a tüdőkapillárisoktól a testsejtekig és szövetekig. Miközben az oxigén a sejtekből távozik, szén-dioxidot vesz fel és szállít a szöveti sejtekből a tüdőbe.
A belső légzésből nyert oxigént a sejteket ban ben sejtlégzés. Az élelmiszerekben tárolt energiához való hozzáférés érdekében az élelmiszereket alkotó biológiai molekulák (szénhidrátok, fehérjékstb.) olyan formákra kell bontani, amelyeket a test felhasználhat. Ez a emésztőrendszer ahol az élelmiszer lebontásra kerül és a tápanyagok felszívódnak a vérbe. Ahogy a vér a testben kering, a tápanyagok a test sejtjeibe jutnak. A celluláris légzés során az emésztésből nyert glükózt fel kell osztani alkotóelemeire az energia előállításához. Lépések sorozatán keresztül a glükóz és az oxigén szén-dioxiddá (CO2), víz (H2O) és a nagy energiájú molekula adenozin-trifoszfát (ATP). A folyamat során képződött szén-dioxid és víz diffundál a sejteket körülvevő intersticiális folyadékba. Onnan CO2 diffundál a vérplazmába és vörös vérsejtek. A folyamat során képződött ATP biztosítja a normális sejtfunkciók elvégzéséhez szükséges energiát, mint például a makromolekulák szintézise, az izmok összehúzódása, cilia és flagella mozgás és sejtosztódás.
Összesen 38 ATP-molekulát termel prokarióták egyetlen glükózmolekula oxidációjában. Ez a szám 36 ATP-molekulára csökkent eukariótákban, mivel két ATP-t fogyasztanak a NADH átvitele a mitokondriumokba.
Az aerob légzés csak oxigén jelenlétében fordul elő. Ha az oxigénellátás alacsony, a cellában csak kis mennyiségű ATP képződik citoplazma glikolízissel. Bár a piruvát oxigén nélkül nem tud bejutni a Krebsi ciklusba vagy az elektronszállító láncba, mégis felhasználható további ATP előállítására erjesztéssel. Erjesztés egy másik típusú sejtes légzés, egy kémiai folyamat a bomláshoz szénhidrátok kisebb vegyületekké az ATP előállításához. Az aerob légzéssel összehasonlítva csak kis mennyiségű ATP termelődik fermentációban. Ennek oka az, hogy a glükóz csak részben bomlik le. Egyes szervezetek fakultatív anaerobok, és felhasználhatják mind a fermentációt (ha kevés az oxigén vagy nem áll rendelkezésre), mind az aerob légzést (ha oxigén áll rendelkezésre). Az erjesztés két általános típusa a tejsavas erjesztés és az alkoholos (etanol) erjesztés. A glikolízis az egyes folyamatok első lépése.
Tejsav erjesztés során NADH, piruvát és ATP képződnek glikolízissel. A NADH-t ezután alacsony energiatartalmú NAD -vé alakítja+, míg a piruvát laktáttá alakul. NAD+ visszakerül a glikolízisbe, hogy több piruvatot és ATP-t hozzon létre. A tejsav erjesztését általában a izom sejtek, amikor az oxigén szint kimerül. A laktát tejsavvá alakul, amely edzés közben nagy mennyiségben felhalmozódhat az izomsejtekben. A tejsav növeli az izom savasságát, és égési érzést okoz, amely szélsőséges erőfeszítések során jelentkezik. Miután a normál oxigénszint helyreállt, a piruvát beléphet az aerob légzésbe, és sokkal több energiát lehet előállítani a gyógyulás elősegítésére. A fokozott véráramlás segít az oxigén szállításában és a tejsav eltávolításában az izomsejtekből.
Alkoholos erjedés során a piruvát etanolmá és CO -vé alakul2. NAD+ az átalakulás során szintén keletkezik, és visszakerül a glikolízisbe, hogy több ATP-molekulát állítson elő. Az alkoholos erjesztést a következők végzik: növények, élesztő és néhány baktériumfaj. Ezt az eljárást használják alkoholos italok, üzemanyag és pékáruk előállításához.
Hogyan Extremophíies mint néhány baktériumok és archaeans túlélni oxigén nélküli környezetben? A válasz anaerob légzés. Az ilyen típusú légzés oxigén nélkül megy végbe, és oxigén helyett egy másik molekula (nitrát, kén, vas, szén-dioxid stb.) Fogyasztásával jár. A fermentációtól eltérően, az anaerob légzés magában foglalja egy elektrokémiai gradiens kialakítását egy elektronszállító rendszerrel, amely számos ATP-molekula előállítását eredményezi. Az aerob légzéssel ellentétben a végső elektronfogadó az oxigéntől eltérő molekula. Sok anaerob organizmus kötelező anaerob; nem végeznek oxidatív foszforilezést és oxigén jelenlétében elpusztulnak. Mások fakultatív anaerobok, és aerob légzést is végezhetnek, ha rendelkezésre áll oxigén.