Cheminė reakcija, vadinama kvėpavimu, yra gyvybiškai svarbi visų gyvų daiktų augimui, atstatymui ir išlikimui. Kvėpavimas vyksta augalų, gyvūnų ir žmonių ląstelėse, daugiausia mitochondrijų viduje, kurios yra ląstelės citoplazmoje. Kvėpavimo metu išsiskiriančią energiją augalai naudoja aminorūgštims gaminti, o gyvūnai ir žmonės sutraukia raumenis, kad jie galėtų judėti. Nepainiokite kvėpavimo su kvėpavimu. Kvėpavimas išskiria energiją, o kvėpavimas yra oro srautas į mūsų plaučius ir iš jų.
Korinio energijos gamyklos
Didžioji dalis kvėpavimo darbo vyksta ląstelių mitochondrijose. Energijos turtinga adenozino trifosfato molekulė (ATP) gaminama mitochondrijose naudojant saulės energiją (augalams) arba maistą (gyvūnams ir žmonėms). Visos gyvos ląstelės turi mitochondrijas, kai kurios daugiau nei kitos. Riebalinės ląstelės turi daug mitochondrijų, nes jose kaupiamas didelis energijos kiekis. Raumenų ląstelėse taip pat yra daug mitochondrijų, nes jos turi greitai reaguoti, kad išlaisvintų energiją, kai jos reikia kūnui.
Fotosintezė ir kvėpavimas
Kvėpavimas augaluose vyksta kartu su kita chemine reakcija - fotosinteze. Augalai yra autotrofai, tai reiškia, kad jie patys gamina maistą naudodami anglies dvideginį, vandenį ir saulės energiją. Fotosintezės metu augalas per mažas skylutes lapuose, žieduose, stiebuose, šaknyse ir šakose pasisavina anglies dvideginį iš oro ir vandens iš savo aplinkos. Saulės energija mitochondrijose sukelia cheminę reakciją, kuri suskaido anglies dioksido ir vandens molekules ir jas rekombinuoja gamindama cukrų (gliukozę) ir deguonies dujas. Kvėpavimui reikia gliukozės kaip atspirties taško. Jis naudoja fotosintezės metu gautą gliukozę ir energijai išskirti ima deguonį iš oro.
Aerobinis vs. Anaerobinis kvėpavimas
Aerobinis kvėpavimas visą laiką vyksta visuose gyvuose dalykuose. Šio tipo kvėpavimas naudoja deguonį ir gliukozę, kad gautų anglies dioksidą ir vandenį kaip atliekas ir išleistų didelį energijos kiekį. Augalai gliukozę kaupia kaip krakmolą, tačiau žmonės ir gyvūnai ją kaupia kaip glikogeną, kuris vėl paverčiamas gliukoze, naudojamu fizinio krūvio metu, kai raumenų ląstelės kvėpuoja labiau nei ramybės būsenoje.
Didelio intensyvumo mankštos metu žmonės ir gyvūnai pasikliauja anaerobiniu kvėpavimu, kad gautų nedidelį energijos kiekį raumenų judėjimui. Kaip ir aerobinis kvėpavimas, taip ir anaerobinis kvėpavimas vyksta ląstelėse, tačiau gliukozė visiškai nesuyra. Atliekos yra pieno rūgštis, o ne anglies dioksidas ir vanduo. Raumenimis tekantis kraujas pašalina pieno rūgštį. Kai kurios augalų ląstelės ir mikroorganizmai taip pat naudoja anaerobinį kvėpavimą. Pavyzdžiui, alui gaminti ir duonai gaminti mielėse naudojamas anaerobinis kvėpavimas. Ląstelės įsisavina gliukozę ir gamina etanolį (alkoholį) ir anglies dioksidą. Dažniausiai aerobinis kvėpavimas vyksta mitochondrijose, tačiau anaerobinis kvėpavimas vyksta skystoje citoplazmos dalyje.