Solunum adı verilen kimyasal reaksiyon, tüm canlıların büyümesi, onarımı ve hayatta kalması için hayati öneme sahiptir. Solunum, bitki, hayvan ve insan hücrelerinde, esas olarak bir hücrenin sitoplazmasında bulunan mitokondri içinde gerçekleşir. Solunum sırasında açığa çıkan enerji, bitkiler tarafından amino asitler yapmak için, hayvanlar ve insanlar tarafından ise hareket etmelerini sağlamak için kaslarını kasmak için kullanılır. Solunumla nefes almayı karıştırmayın. Solunum enerjiyi serbest bırakırken, nefes alma havanın ciğerlerimize girip çıkmasıdır.
Hücresel Enerji Fabrikaları
Solunumun arkasındaki işin çoğu, hücrelerin mitokondrilerinde gerçekleşir. Enerji açısından zengin molekül adenosin trifosfat (ATP), mitokondride güneşten (bitkiler için) veya yiyeceklerden (hayvanlar ve insanlar için) enerji kullanılarak yapılır. Tüm canlı hücreler mitokondriye sahiptir, bazıları diğerlerinden daha fazladır. Yağ hücreleri, büyük miktarda enerji depoladıkları için birçok mitokondriye sahiptir. Kas hücreleri de birçok mitokondriye sahiptir çünkü vücudun ihtiyaç duyduğu anda enerjiyi serbest bırakmak için hızlı tepki vermeleri gerekir.
Fotosentez ve Solunum
Bitkilerde solunum, başka bir kimyasal reaksiyon olan fotosentez ile birlikte gerçekleşir. Bitkiler ototroflardır, yani güneşten gelen karbondioksit, su ve enerjiyi kullanarak kendi besinlerini yaparlar. Fotosentez sırasında bir bitki, yapraklarında, çiçeklerinde, gövdelerinde, köklerinde ve dallarında bulunan küçük deliklerden havadan karbondioksit ve çevresinden su alır. Güneşten gelen enerji, mitokondride karbondioksit ve su moleküllerini parçalayan ve onları şeker (glikoz) ve oksijen gazı yapmak için yeniden bir araya getiren kimyasal bir reaksiyona neden olur. Solunumun başlangıç noktası olarak glikoza ihtiyacı vardır. Fotosentez tarafından oluşturulan glikozu kullanır ve enerjiyi serbest bırakmak için havadan oksijen alır.
Aerobik vs. anaerobik solunum
Aerobik solunum tüm canlıların içinde her zaman olur. Bu tür solunum, atık ürünler olarak karbondioksit ve su üretmek ve büyük miktarda enerji açığa çıkarmak için oksijen ve glikoz kullanır. Bitkiler glikozu nişasta olarak depolar, ancak insanlar ve hayvanlar onu, kas hücreleri istirahatte olduğundan daha fazla nefes aldığında egzersiz sırasında kullanılmak üzere glikoza dönüşen glikojen olarak depolar.
Yüksek yoğunluklu egzersiz sırasında, insanlar ve hayvanlar, kas hareketini beslemek için az miktarda enerji elde etmek için anaerobik solunuma güvenirler. Aerobik solunum gibi, anaerobik solunum da hücrelerde gerçekleşir, ancak glikoz tamamen parçalanmaz. Atık ürün, karbondioksit ve su değil, laktik asittir. Kaslardan akan kan laktik asidi uzaklaştırır. Bazı bitki hücreleri ve mikroorganizmalar da anaerobik solunum kullanır. Örneğin, bira ve ekmek yapımı, mayada anaerobik solunum kullanır. Hücreler glikozu alır ve etanol (alkol) ve karbondioksit üretir. Aerobik solunumun çoğu mitokondride gerçekleşir, ancak anaerobik solunum sitoplazmanın sıvı kısmında gerçekleşir.