أين يحدث التنفس؟

التفاعل الكيميائي الذي يسمى التنفس أمر حيوي لنمو وإصلاح وبقاء جميع الكائنات الحية. يحدث التنفس في خلايا النباتات والحيوانات والبشر ، وخاصة داخل الميتوكوندريا ، والتي توجد في سيتوبلازم الخلية. يتم استخدام الطاقة المنبعثة أثناء التنفس من قبل النباتات لصنع الأحماض الأمينية ، ومن قبل الحيوانات والبشر لتقليص عضلاتهم للسماح لهم بالحركة. لا تخلط بين التنفس والتنفس. يطلق التنفس الطاقة ، بينما التنفس هو تدفق الهواء داخل وخارج الرئتين.

يحدث معظم العمل وراء التنفس في الميتوكوندريا للخلايا. يتكون جزيء الأدينوزين ثلاثي الفوسفات الغني بالطاقة (ATP) في الميتوكوندريا باستخدام الطاقة من الشمس (للنباتات) أو الطعام (للحيوانات والبشر). تحتوي جميع الخلايا الحية على الميتوكوندريا ، وبعضها أكثر من البعض الآخر. تحتوي الخلايا الدهنية على العديد من الميتوكوندريا لأنها تخزن كميات كبيرة من الطاقة. تحتوي خلايا العضلات أيضًا على العديد من الميتوكوندريا لأنها يجب أن تتفاعل بسرعة لإطلاق الطاقة عندما يحتاجها الجسم.

يحدث التنفس في النباتات جنبًا إلى جنب مع تفاعل كيميائي آخر ، التمثيل الضوئي. النباتات ذاتية التغذية ، مما يعني أنها تصنع طعامها باستخدام ثاني أكسيد الكربون والماء والطاقة من الشمس. أثناء عملية التمثيل الضوئي ، يأخذ النبات ثاني أكسيد الكربون من الهواء والماء من بيئته من خلال ثقوب صغيرة في أوراقه وأزهاره وسيقانه وجذوره وأغصانه. تسبب الطاقة المنبعثة من الشمس تفاعلًا كيميائيًا في الميتوكوندريا يكسر جزيئات ثاني أكسيد الكربون والماء ويعيد تجميعها لتكوين السكر (الجلوكوز) وغاز الأكسجين. يحتاج التنفس إلى الجلوكوز كنقطة انطلاق. يستخدم الجلوكوز الناتج عن عملية التمثيل الضوئي ويأخذ الأكسجين من الهواء لإطلاق الطاقة.

يحدث التنفس الهوائي طوال الوقت داخل كل الكائنات الحية. يستخدم هذا النوع من التنفس الأكسجين والجلوكوز لإنتاج ثاني أكسيد الكربون والماء كمخلفات وإطلاق كميات كبيرة من الطاقة. تخزن النباتات الجلوكوز على هيئة نشا ، لكن الإنسان والحيوان يخزنه على هيئة جليكوجين ، والذي يتحول مرة أخرى إلى جلوكوز لاستخدامه أثناء التمرين عندما تتنفس الخلايا العضلية أكثر مما تفعل في حالة الراحة.

أثناء التمرينات عالية الكثافة ، يعتمد البشر والحيوانات على التنفس اللاهوائي للحصول على كميات صغيرة من الطاقة لتغذية حركة العضلات. مثل التنفس الهوائي ، يحدث التنفس اللاهوائي في الخلايا ، لكن الجلوكوز لا يتحلل تمامًا. منتج النفايات هو حمض اللاكتيك ، وليس ثاني أكسيد الكربون والماء. الدم المتدفق عبر العضلات يزيل حمض اللاكتيك. تستخدم بعض الخلايا والكائنات الدقيقة النباتية أيضًا التنفس اللاهوائي. على سبيل المثال ، التخمير وصنع الخبز يستخدمان التنفس اللاهوائي في الخميرة. تأخذ الخلايا الجلوكوز وتنتج الإيثانول (الكحول) وثاني أكسيد الكربون. يحدث معظم التنفس الهوائي في الميتوكوندريا ، لكن التنفس اللاهوائي يحدث في الجزء السائل من السيتوبلازم.