การหายใจเกิดขึ้นที่ไหน?

ปฏิกิริยาเคมีที่เรียกว่าการหายใจมีความสำคัญต่อการเจริญเติบโต การซ่อมแซม และความอยู่รอดของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด การหายใจเกิดขึ้นในเซลล์ของพืช สัตว์ และมนุษย์ ส่วนใหญ่อยู่ในไมโตคอนเดรีย ซึ่งอยู่ในไซโตพลาสซึมของเซลล์ พลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างการหายใจถูกใช้โดยพืชเพื่อสร้างกรดอะมิโน และโดยสัตว์และมนุษย์เพื่อบีบกล้ามเนื้อเพื่อให้พวกมันเคลื่อนไหว อย่าสับสนการหายใจกับการหายใจ การหายใจปล่อยพลังงานในขณะที่การหายใจคือการไหลของอากาศเข้าและออกจากปอดของเรา

งานส่วนใหญ่ที่อยู่เบื้องหลังการหายใจเกิดขึ้นในไมโตคอนเดรียของเซลล์ โมเลกุลที่อุดมด้วยพลังงานอะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP) สร้างขึ้นในไมโตคอนเดรียโดยใช้พลังงานจากดวงอาทิตย์ (สำหรับพืช) หรืออาหาร (สำหรับสัตว์และมนุษย์) เซลล์ที่มีชีวิตทั้งหมดมีไมโตคอนเดรีย บางเซลล์มีมากกว่าเซลล์อื่นๆ เซลล์ไขมันมีไมโตคอนเดรียจำนวนมากเพราะเก็บพลังงานไว้เป็นจำนวนมาก เซลล์กล้ามเนื้อยังมีไมโตคอนเดรียจำนวนมากด้วยเพราะพวกมันต้องตอบสนองอย่างรวดเร็วเพื่อปลดปล่อยพลังงานเมื่อร่างกายต้องการ

การหายใจในพืชเกิดขึ้นควบคู่ไปกับปฏิกิริยาเคมีอื่น การสังเคราะห์ด้วยแสง พืชเป็นพืชออโตโทรฟ ซึ่งหมายความว่าพวกมันทำอาหารเองโดยใช้คาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และพลังงานจากดวงอาทิตย์ ในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง พืชจะดูดคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศและน้ำจากสิ่งแวดล้อมผ่านรูเล็กๆ ในใบ ดอก ลำต้น ราก และกิ่งก้าน พลังงานจากดวงอาทิตย์ทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีในไมโตคอนเดรียที่สลายคาร์บอนไดออกไซด์และโมเลกุลของน้ำ และรวมตัวกันใหม่เพื่อสร้างน้ำตาล (กลูโคส) และก๊าซออกซิเจน การหายใจต้องการกลูโคสเป็นจุดเริ่มต้น มันใช้กลูโคสที่สร้างขึ้นโดยการสังเคราะห์ด้วยแสงและนำออกซิเจนจากอากาศไปปล่อยพลังงาน

การหายใจแบบแอโรบิกเกิดขึ้นตลอดเวลาในสิ่งมีชีวิต การหายใจประเภทนี้ใช้ออกซิเจนและกลูโคสในการผลิตคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำเป็นของเสียและปล่อยพลังงานจำนวนมาก พืชเก็บกลูโคสเป็นแป้ง แต่มนุษย์และสัตว์เก็บเป็นไกลโคเจน ซึ่งจะแปลงกลับเป็นน้ำตาลกลูโคสเพื่อใช้ในระหว่างการออกกำลังกายเมื่อเซลล์กล้ามเนื้อหายใจมากกว่าส่วนที่เหลือ

ในระหว่างการออกกำลังกายที่มีความเข้มข้นสูง มนุษย์และสัตว์อาศัยการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนเพื่อรับพลังงานจำนวนเล็กน้อยเพื่อกระตุ้นการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อ เช่นเดียวกับการหายใจแบบใช้ออกซิเจน การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนเกิดขึ้นในเซลล์ แต่กลูโคสไม่สลายอย่างสมบูรณ์ ของเสียเป็นกรดแลคติก ไม่ใช่คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ เลือดที่ไหลผ่านกล้ามเนื้อจะขจัดกรดแลคติก เซลล์พืชและจุลินทรีย์บางชนิดยังใช้ระบบหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน ตัวอย่างเช่น การผลิตเบียร์และการทำขนมปังใช้การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนในยีสต์ เซลล์รับกลูโคสและผลิตเอทานอล (แอลกอฮอล์) และคาร์บอนไดออกไซด์ การหายใจแบบใช้ออกซิเจนส่วนใหญ่เกิดขึ้นในไมโตคอนเดรีย แต่การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนเกิดขึ้นในส่วนของเหลวของไซโตพลาสซึม