Keemiline reaktsioon, mida nimetatakse hingamiseks, on kõigi elusolendite kasvu, taastumise ja ellujäämise jaoks ülioluline. Hingamine toimub taimede, loomade ja inimeste rakkudes, peamiselt mitokondrite sees, mis asuvad raku tsütoplasmas. Hingamise käigus vabanevat energiat kasutavad taimed aminohapete tootmiseks ning loomad ja inimesed lihaseid kokku tõmbama, et lasta neil liikuda. Ärge segage hingamist hingamisega. Hingamine vabastab energiat, samas kui hingamine on õhuvool meie kopsudesse ja välja.
Rakuenergia tehased
Suurem osa hingamise taga olevast tööst toimub rakkude mitokondrites. Energiarikas molekul adenosiinitrifosfaat (ATP) valmistatakse mitokondrites, kasutades päikese (taimede) või toidu (loomadele ja inimestele) energiat. Kõigil elusrakkudel on mitokondrid, mõnedel rohkem kui teistel. Rasvarakkudel on palju mitokondreid, kuna need salvestavad suures koguses energiat. Lihasrakkudel on ka palju mitokondreid, kuna nad peavad energia vabastamiseks kiiresti reageerima, kui keha seda vajab.
Fotosüntees ja hingamine
Taimedes toimub hingamine koos teise keemilise reaktsiooni, fotosünteesiga. Taimed on autotroofid, mis tähendab, et nad teevad ise toitu, kasutades süsinikdioksiidi, vett ja päikese energiat. Fotosünteesi ajal võtab taim oma lehtedes, õites, vartes, juurtes ja okstes olevate pisikeste aukude kaudu õhust ja keskkonnast vett. Päikesest saadav energia põhjustab mitokondrites keemilise reaktsiooni, mis lagundab süsinikdioksiidi ja vee molekule ning rekombineerib neid ümber suhkru (glükoosi) ja hapnikugaasi saamiseks. Hingamine vajab lähtepunktiks glükoosi. See kasutab fotosünteesi käigus tekkinud glükoosi ja võtab energia eraldamiseks õhust hapnikku.
Aeroobne vs. Anaeroobne hingamine
Aeroobne hingamine toimub kogu aeg elusolendite sees. Seda tüüpi hingamine kasutab hapnikku ja glükoosi, et toota jääkainena süsinikdioksiidi ja vett ning vabastada suures koguses energiat. Taimed salvestavad glükoosi tärklisena, kuid inimesed ja loomad glükogeenina, mis muundub taas glükoosiks kasutamiseks treeningu ajal, kui lihasrakud hingavad rohkem kui puhkeasendis.
Inimesed ja loomad tuginevad suure intensiivsusega treeningu ajal anaeroobsele hingamisele, et saada väikestes kogustes energiat lihaste liikumiseks. Nagu aeroobne hingamine, toimub rakkudes ka anaeroobne hingamine, kuid glükoos ei lagune täielikult. Jääkaine on piimhape, mitte süsinikdioksiid ja vesi. Lihaste kaudu voolav veri eemaldab piimhappe. Mõned taimerakud ja mikroorganismid kasutavad ka anaeroobset hingamist. Näiteks pruulimisel ja leiva valmistamisel kasutatakse pärmis anaeroobset hingamist. Rakud võtavad glükoosi ja toodavad etanooli (alkoholi) ja süsinikdioksiidi. Enamik aeroobset hingamist toimub mitokondrites, kuid anaeroobne hingamine toimub tsütoplasma vedelas osas.