Reakcja chemiczna zwana oddychaniem jest niezbędna do wzrostu, naprawy i przetrwania wszystkich żywych istot. Oddychanie zachodzi w komórkach roślin, zwierząt i ludzi, głównie w mitochondriach, które znajdują się w cytoplazmie komórki. Energia uwalniana podczas oddychania jest wykorzystywana przez rośliny do wytwarzania aminokwasów, a zwierzęta i ludzie do kurczenia mięśni, aby mogły się poruszać. Nie myl oddychania z oddychaniem. Oddychanie uwalnia energię, podczas gdy oddychanie to przepływ powietrza do i z naszych płuc.
Fabryki energii komórkowej
Większość pracy stojącej za oddychaniem odbywa się w mitochondriach komórek. Bogata w energię cząsteczka adenozynotrójfosforanu (ATP) jest wytwarzana w mitochondriach przy użyciu energii słonecznej (dla roślin) lub żywności (dla zwierząt i ludzi). Wszystkie żywe komórki mają mitochondria, niektóre bardziej niż inne. Komórki tłuszczowe mają wiele mitochondriów, ponieważ przechowują duże ilości energii. Komórki mięśniowe mają również wiele mitochondriów, ponieważ muszą szybko reagować, aby uwolnić energię, gdy organizm jej potrzebuje.
Fotosynteza i oddychanie
Oddychanie w roślinach odbywa się wraz z inną reakcją chemiczną, fotosyntezą. Rośliny są autotrofami, co oznacza, że wytwarzają własne pożywienie z dwutlenku węgla, wody i energii słonecznej. Podczas fotosyntezy roślina pobiera dwutlenek węgla z powietrza i wodę ze swojego otoczenia przez maleńkie otwory w liściach, kwiatach, łodygach, korzeniach i gałęziach. Energia słoneczna powoduje reakcję chemiczną w mitochondriach, która rozkłada cząsteczki dwutlenku węgla i wody i łączy je, tworząc cukier (glukozę) i gazowy tlen. Oddychanie wymaga glukozy jako punktu wyjścia. Wykorzystuje glukozę wytworzoną przez fotosyntezę i pobiera tlen z powietrza, aby uwolnić energię.
Aerobik vs. Oddychanie beztlenowe
Oddychanie tlenowe dzieje się cały czas we wszystkich żywych istotach. Ten rodzaj oddychania wykorzystuje tlen i glukozę do produkcji dwutlenku węgla i wody jako produktów odpadowych i uwalnia duże ilości energii. Rośliny przechowują glukozę jako skrobię, ale ludzie i zwierzęta przechowują ją jako glikogen, który zamienia się z powrotem w glukozę do wykorzystania podczas ćwiczeń, gdy komórki mięśniowe oddychają częściej niż w spoczynku.
Podczas ćwiczeń o wysokiej intensywności ludzie i zwierzęta polegają na oddychaniu beztlenowym, aby uzyskać niewielkie ilości energii do napędzania ruchu mięśni. Podobnie jak oddychanie tlenowe, oddychanie beztlenowe zachodzi w komórkach, ale glukoza nie ulega całkowitemu rozkładowi. Produktem odpadowym jest kwas mlekowy, a nie dwutlenek węgla i woda. Krew przepływająca przez mięśnie usuwa kwas mlekowy. Niektóre komórki roślinne i mikroorganizmy również wykorzystują oddychanie beztlenowe. Na przykład browarnictwo i wypiekanie chleba wykorzystują oddychanie beztlenowe w drożdżach. Komórki pobierają glukozę i produkują etanol (alkohol) oraz dwutlenek węgla. Większość oddychania tlenowego zachodzi w mitochondriach, ale oddychanie beztlenowe ma miejsce w płynnej części cytoplazmy.