Definicja pojęcia:

oddychanie

Oddychanie, respiracjaproces kataboliczny polegający na rozkładzie substratów organicznych (glukozy, białek lub tłuszczów) do dwutlenku węgla i wody z udziałem tlenu (oddychanie tlenowe) bądź rozkładzie związków organicznych bez udziału tlenu, w którym jako akceptory wodoru wykorzystywane są związki organiczne (fermentacja) lub związki nieorganiczne (oddychanie beztlenowe). Energia wydzielana podczas procesu oddychania magazynowana jest w wysokoenergetycznych wiązaniach ATP (adenozyno-5′-trifosforanu), a pozostała część rozpraszana jest w postaci ciepła.
  1. Oddychanie tlenowe
  2. Oddychanie zewnętrzne
  3. Transport gazów i wewnętrzna wymiana gazowa
  4. Oddychanie komórkowe

Oddychanie tlenowe

Większość organizmów żywych stanowią aeroby (aerobionty, tlenowce) – organizmy uzyskujące energię na drodze utleniania związków organicznych (glukozy, białek lub tłuszczów). Produktami końcowymi procesu oddychania tlenowego jest dwutlenek węgla, woda oraz energia magazynowana w wiązaniach wysokoenergetycznych adenozyno-5′-trifosforanu (ATP).

Wyróżnia się następujące fazy oddychania tlenowego:
  • oddychanie zewnętrzne – wymiana gazowa pomiędzy organizmem a otaczającym go środowiskiem;
  • transport tlenu i dwutlenku węgla przez krew;
  • oddychanie wewnętrzne – wymiana gazowa pomiędzy krwią i tkankami;
  • oddychanie komórkowe (wewnątrzkomórkowe) – procesy utleniania związków organicznych w tkankach.
Widoczny oddech spowodowany jest skraplaniem się pary wodnej zawartej w wydychanym powietrzu w zetknięciu się z panującą na zewnątrz niską temperaturą. fot. pixabay.com

Oddychanie zewnętrzne

Oddychanie zewnętrzne obejmuje wymianę gazową pomiędzy organizmem a otoczeniem. Proces ten zachodzi na drodze dyfuzji prostej, która zależy od:
  • różnicy stężeń (ciśnień) gazów oddechowych pomiędzy organizmem a otaczającym go środowiskiem;
  • łatwości przechodzenia gazów przez warstwę graniczną, na którą wpływa przepuszczalność powłok ciała lub nabłonka narządów oddechowych oraz rozpuszczalność gazów w wodzie;
  • wielkości powierzchni biorącej udział w wymianie gazowej.
Zwierzęta jednokomórkowe, gąbki, jamochłony, płazińce, obleńce, pierścienice, niektóre mięczaki i stawonogi oraz kilka gatunków kręgowców oddychają całą powierzchnią ciała (oddychanie bezpośrednie); niektóre bezkręgowce (stawonogi, pajęczaki) oraz kręgowce oddychają za pośrednictwem wyspecjalizowanych narządów oddechowych (oddychanie pośrednie). Zwierzęta wodne oddychają za pomocą skrzeli (skorupiaki, ślimaki wodne, małże, głowonogi, bezżuchwowce, ryby i niektóre gatunki płazów). Zwierzęta lądowe oddychają za pomocą tchawek (owady, wije, niektóre roztocza i pająki), płucotchawek (pajęczaki i niektóre owady) oraz płuc (większość płazów, gady, ptaki i ssaki).

Wentylacja narządów oddechowych wspomagana jest ruchy oddechowe, takie jak m.in. pulsujące ruchy odwłoka u stawonogów, ruchy klatki piersiowej u ssaków.
Batrachoseps attenuatus z rodziny bezpłucnikowatych (Plethodontidae), płazów oddychających przez skórę i nabłonek jamy gębowej. Wikimedia.org

Transport gazów i wewnętrzna wymiana gazowa

Wymiana gazowa zachodzi pomiędzy płynami ustrojowymi (hemolimfą bezkręgowców, krwią kręgowców) a komórkami organizmu. Tlen transportowany jest do komórek bezpośrednio bądź za pośrednictwem barwników oddechowych; dwutlenek węgla dyfunduje do płynów ustrojowych i jest następnie wydalany na zewnątrz.

Głównymi barwnikami oddechowymi bezkręgowców są niebieska hemocyjanina (mięczaki, stawonogi – skorupiaki, pajęczaki), różowa hemoerytryna (wieloszczety, sikwiaki, ramienionogi), zielona chlorokruoryna (morskie wieloszczety) oraz czerwona hemoglobina (pijawki, skąposzczety, mięczaki, szkarłupnie). Za transport tlenu u kręgowców odpowiada hemoglobina zlokalizowana w erytrocytach.

Oddychanie komórkowe

Oddychanie komórkowe obejmuje rozkład związków organicznych przy udziale tlenu, w wyniku czego powstaje woda i dwutlenek węgla oraz uwalniana jest energia.

Uproszczony ciąg reakcji dla glukozy można przedstawić równaniem:
Oddychanie komórkowe obejmuje rozkład sacharydów (glukozy), wytwarzanie acetylo-CoA (reakcja pomostowa) i przemiany tego związku w cyklu kwasu cytrynowego, w wyniku czego powstaje uboczny produkt oddychania komórkowego – dwutlenek węgla. Źródłem energii (ATP i ciepła) są reakcje oksydoredukcyjne zachodzące w łańcuchu oddechowym.

Oddychanie komórkowe obejmuje również procesy rozkładu substancji organicznych zachodzących bez udziału tlenu, w których akceptorami wodoru w łańcuchu transportu elektronów są złożone związki organiczne (fermentacja) lub związki nieorganiczne (oddychanie beztlenowe).
Oddychanie komórkowe. Wikimedia.org
Oddychanie beztlenowe jest charakterystyczne dla organizmów żyjących w środowisku pozbawionym tlenu – anaerobów (anaerobiontów, beztlenowców), do których należą bakterie, pierwotniaki, grzyby, bezkręgowce i pasożyty wewnętrzne (np. tasiemce). Tlen w łańcuchu transportu elektronów zastępują proste związki nieorganiczne, takie jak azotany (NO₃⁻), siarczany (SO₄²⁻), związki żelaza lub manganu.

Końcowymi produktami są związki nieorganiczne i energia:
Niektóre bakterie i drożdże żyjące w środowisku stale lub okresowo pozbawionym tlenu wykorzystują trzeci szlak metaboliczny, zwany fermentacją. Końcowymi produktami tego procesu są dwutlenek węgla, energia (ATP) oraz różne związki organiczne:
  • etanol powstający z węglowodanów pod wpływem działania enzymów wytwarzanych przez drożdże (fermentacja alkoholowa),
  • kwas mlekowy powstający z węglowodanów w obecności bakterii mlekowych (pałeczek Lactobacillus oraz paciorkowców Lactococcus i Leuconostoc) (fermentacja mlekowa),
  • kwas masłowy powstający z węglowodanów w obecności bakterii masłowych (laseczek Clostridium) (fermentacja masłowa).

Szlaki beztlenowe są dużo mniej wydajne energetycznie niż szlaki tlenowe. Rozkład jednej cząsteczki glukozy w obecności tlenu generuje zysk energetyczny w postaci 36-38 cząsteczek ATP; w wyniku procesu fermentacji z jednej cząsteczki glukozy powstają tylko 2 cząsteczki ATP.
Dwutlenek węgla powstający jako produkt uboczny fermentacji alkoholowej tworzy pęcherzyki, które w trakcie wypieku zwiększają swą objętość powodując wyrastanie ciasta drożdżowego. Wikimedia.org

Legenda. Pokaż objaśnienia oznaczeń i skrótów
Szukaj
Oceń stronę
Ocena: 4.8
Wybór wg alfabetu:
a b c ć d e f g h i j k l ł m n o q p r s ś t u v w x y z ż ź
Pasaż zakupowy