Ķīmiskā reakcija, ko sauc par elpošanu, ir būtiska visu dzīvo būtņu augšanai, atjaunošanai un izdzīvošanai. Elpošana notiek augu, dzīvnieku un cilvēku šūnās, galvenokārt mitohondriju iekšienē, kas atrodas šūnas citoplazmā. Elpojot izdalīto enerģiju augi izmanto aminoskābju veidošanai, bet dzīvnieki un cilvēki savelk muskuļus, lai ļautu tiem kustēties. Nejauciet elpošanu ar elpošanu. Elpošana atbrīvo enerģiju, savukārt elpošana ir gaisa plūsma mūsu plaušās un no tām.
Šūnu enerģijas rūpnīcas
Lielākā daļa darba, kas saistīts ar elpošanu, notiek šūnu mitohondrijos. Ar enerģiju bagātā adenozīna trifosfāta molekula (ATP) tiek izgatavota mitohondrijos, izmantojot saules enerģiju (augiem) vai pārtiku (dzīvniekiem un cilvēkiem). Visām dzīvajām šūnām ir mitohondriji, daži vairāk nekā citi. Tauku šūnās ir daudz mitohondriju, jo tās uzkrāj lielu enerģijas daudzumu. Muskuļu šūnās ir arī daudz mitohondriju, jo tām ir ātri jāreaģē, lai atbrīvotu enerģiju, kad ķermenim tā nepieciešama.
Fotosintēze un elpošana
Elpošana augos notiek līdzās citai ķīmiskai reakcijai - fotosintēzei. Augi ir autotrofi, kas nozīmē, ka viņi paši gatavo pārtiku, izmantojot oglekļa dioksīdu, ūdeni un saules enerģiju. Fotosintēzes laikā augs caur oglekļa dioksīdu no gaisa un ūdens no apkārtējās vides caur sīkām atverēm lapās, ziedos, kātos, saknēs un zaros. Saules enerģija mitohondrijos izraisa ķīmisku reakciju, kas sadala oglekļa dioksīda un ūdens molekulas un rekombinē tās apkārt, lai iegūtu cukuru (glikozi) un skābekļa gāzi. Elpošanai kā sākumpunkts ir nepieciešama glikoze. Tas izmanto fotosintēzes radīto glikozi un enerģijas izdalīšanai paņem skābekli no gaisa.
Aerobā vs. Anaerobā elpošana
Aerobā elpošana visu laiku notiek visu dzīvo būtņu iekšienē. Šāda veida elpošana izmanto skābekli un glikozi, lai radītu oglekļa dioksīdu un ūdeni kā atkritumus un atbrīvotu lielu enerģijas daudzumu. Augi glabā glikozi kā cieti, bet cilvēki un dzīvnieki to glabā kā glikogēnu, kas atkal pārvēršas par glikozi lietošanai fiziskās slodzes laikā, kad muskuļu šūnas elpo vairāk nekā miera stāvoklī.
Augstas intensitātes vingrinājumu laikā cilvēki un dzīvnieki paļaujas uz anaerobu elpošanu, lai iegūtu nelielu enerģijas daudzumu muskuļu kustībai. Tāpat kā aerobā elpošana, arī anaerobā elpošana notiek šūnās, bet glikoze pilnībā nesadalās. Atkritumu produkts ir pienskābe, nevis oglekļa dioksīds un ūdens. Asinis, kas plūst caur muskuļiem, noņem pienskābi. Dažas augu šūnas un mikroorganismi izmanto arī anaerobo elpošanu. Piemēram, alus un maizes gatavošanā raugā tiek izmantota anaerobā elpošana. Šūnas uzņem glikozi un ražo etanolu (spirtu) un oglekļa dioksīdu. Lielākā daļa aerobās elpošanas notiek mitohondrijos, bet anaerobā elpošana notiek citoplazmas šķidruma daļā.