3 vrste disanja

Disanje je proces u kojem organizmi razmjenjuju plinove između svojih tjelesne stanice i okoline. Iz prokariotske bakterije i archaeans do eukariotske protisti, gljive, bilje, i životinje, dišu svi živi organizmi. Respiracija se može odnositi na bilo koji od tri elementa postupka.

Prvi, disanje se može odnositi na vanjsko disanje ili na proces disanja (udisaja i izdisaja), koji se također naziva i ventilacija. Drugo, disanje se može odnositi na unutarnje disanje difuzija plinova između tjelesnih tekućina (krv i intersticijska tekućina) i tkiva. Konačno, disanje se može odnositi na metaboličke procese pretvaranja energije pohranjene u biološke molekule do upotrebljive energije u obliku ATP-a. Ovaj postupak može uključivati ​​potrošnju kisika i proizvodnju ugljičnog dioksida, kao što se vidi u aerobnom stanično disanjeili ne mora uključivati ​​potrošnju kisika, kao u slučaju anaerobnog disanja.

Jedna metoda dobivanja kisika iz okoliša je vanjskim disanjem ili disanjem. U životinjskim organizmima proces vanjskog disanja provodi se na više različitih načina. Životinje koje nemaju specijalizirane

Ljudi i drugi sisavci imati respiratorni sustav sa specijaliziranim disajnim organima (pluća) i tkiva. U ljudskom tijelu kisik se udiše u pluća udisanjem, a ugljični dioksid izdiše iz pluća izdahom. Vanjsko disanje kod sisavaca obuhvaća mehaničke procese povezane s disanjem. To uključuje kontrakciju i opuštanje dijafragme i pribora mišići, kao i brzina disanja.

Vanjski respiratorni procesi objašnjavaju kako se dobiva kisik, ali kako dolazi do kisika tjelesne stanice? Unutarnje disanje uključuje transport plinova između krv i tkiva tijela. Kisik unutar pluća difuzno preko tankog epitelijum plućnih alveola (zračnih vreća) u okolne kapilare koji sadrži krv osiromašenu kisikom. Istodobno, ugljični dioksid difuzuje u suprotnom smjeru (iz krvi u plućne alveole) i izbacuje se. Krv bogata kisikom prenosi transporter Krvožilni sustav od plućnih kapilara do tjelesnih stanica i tkiva. Dok se kisik odbacuje u stanicama, ugljični dioksid se skuplja i transportira iz stanica tkiva u pluća.

Kisik dobiven unutarnjim disanjem koristi Stanice u stanično disanje. Kako bismo pristupili energiji pohranjenoj u hrani koju jedemo, biološke molekule koje sastoje hranu (ugljikohidrati, proteiniitd.) mora se raščlaniti na oblike koje tijelo može iskoristiti. To se postiže kroz probavni proces gdje se hrana razgrađuje i hranjive tvari se apsorbiraju u krv. Kako krv cirkulira tijelom, hranjive tvari se prenose u tjelesne stanice. Kod staničnog disanja glukoza dobivena probavom dijeli se na svoje sastavne dijelove za proizvodnju energije. Kroz niz koraka pretvaraju se glukoza i kisik u ugljični dioksid (CO₂), voda (H₂O) i visokoenergetsku molekulu adenozin trifosfat (ATP). Ugljični dioksid i voda nastali tijekom postupka difundiraju u međustaničnu tekućinu koja okružuje stanice. Odatle CO₂ difundira u krvnu plazmu i crvene krvne stanice. ATP generiran u procesu pruža energiju potrebnu za obavljanje normalnih staničnih funkcija, kao što su sinteza makromolekula, mišićna kontrakcija, cilija i flagella pokreta i dijeljenje stanica.

Ukupno, 38 molekula ATP proizvodi prokariota u oksidaciji jedne molekule glukoze. Taj se broj smanjuje na 36 ATP molekula u eukariotama, jer se dvije ATP troše u prijenosu NADH na mitohondrije.

Aerobno disanje događa se samo u prisutnosti kisika. Kada je opskrba kisikom mala, u stanici se može stvoriti samo mala količina ATP-a citoplazma glikolizom. Iako piruvat ne može ući u Krebsov ciklus ili transportni lanac elektrona bez kisika, on se i dalje može koristiti za stvaranje dodatnih ATP fermentacijom. Fermentacija je druga vrsta staničnog disanja, kemijski proces za propadanje ugljikohidrati u manje spojeve za proizvodnju ATP-a. Za usporedbu s aerobnim disanjem, u fermentaciji se stvara samo mala količina ATP-a. To je zato što se glukoza samo djelomično razgrađuje. Neki su organizmi fakultativni anaerobi i mogu koristiti fermentaciju (kad je kisika malo ili nije dostupan) i aerobno disanje (kada je kisika dostupno). Dvije uobičajene vrste fermentacije su fermentacija mliječne kiseline i alkoholna (etanolna) fermentacija. Glikoliza je prva faza u svakom procesu.

U fermentaciji mliječne kiseline, glikoliza nastaje NADH, piruvat i ATP. NADH se zatim pretvara u niskoenergetski oblik NAD⁺, dok se piruvat pretvara u laktat. NAD⁺ vraća se u glikolizu kako bi se dobilo više piruvata i ATP-a. Fermentacija mliječne kiseline obično provodi mišić ćelije kada nivo kisika postane potrošen. Laktat se pretvara u mliječnu kiselinu koja se može akumulirati u visokim razinama u mišićnim stanicama tijekom vježbanja. Mliječna kiselina povećava mišićnu kiselost i izaziva gori osjećaj koji nastaje tijekom ekstremnog napora. Nakon što se obnove normalne razine kisika, piruvat može ući u aerobno disanje i može se stvoriti mnogo više energije koja bi pomogla oporavku. Povećani protok krvi pomaže u isporuci kisika i uklanjanju mliječne kiseline iz mišićnih stanica.

Alkoholnom fermentacijom piruvat se pretvara u etanol i CO₂. NAD⁺ također se generira u pretvorbi i vraća se natrag u glikolizu kako bi se dobilo više ATP molekula. Alkoholnu fermentaciju izvodi bilje, kvas i neke vrste bakterija. Ovaj se postupak koristi u proizvodnji alkoholnih pića, goriva i pekarskih proizvoda.

Kako ekstremofili poput nekih bakterija i archaeans preživjeti u okruženjima bez kisika? Odgovor je anaerobnim disanjem. Ova vrsta disanja događa se bez kisika i uključuje potrošnju druge molekule (nitrata, sumpora, željeza, ugljičnog dioksida itd.) Umjesto kisika. Za razliku od fermentacije, anaerobno disanje uključuje stvaranje elektrokemijskog gradijenta pomoću sustava za transport elektrona što rezultira proizvodnjom određenog broja ATP molekula. Za razliku od aerobnog disanja, krajnji primatelj elektrona je molekula koja nije kisik. Mnogi su anaerobni organizmi obligati anaerobi; ne provode oksidativnu fosforilaciju i umiru u prisutnosti kisika. Drugi su fakultativni anaerobi i mogu također obavljati aerobno disanje kad je dostupan kisik.