Oddychanie jest to podstawowy proces o charakterze fizjologicznym. Zachodzi on we wszystkich żywych komórkach, zarówno roślinnych jak i zwierzęcych. Generalną zasadą tego procesu jest pobieranie tlenu i wydzielenie dwutlenku węgla. Oddychaniu towarzyszy przy tym wydzielanie się niewielkich ilości ciepła.

Proces oddychania może zachodzić przy udziale tlenu bądź bez niego.

ODDYCHANIE TLENOWE:

Oddychanie tlenowe, zwane też komórkowym, składa się z trzech podstawowych etapów. Pierwszym z nich jest glikoliza, czyli metabolizm glukozy. Główną substancją, która dostarcza energii jest właśnie glukoza. Całościowy bilans energetyczny procesu uzależniony jest od obecności tlenu. Etap ten polega na wielu reakcjach, które doprowadzają w rezultacie do powstania związków trójwęglowych. Powstały kwas pirogronowy ulega dekarboksylacji i tworzy się czynny octan.

Druga faza to cykl Krebsa, który polega na utlenieniu powstałego wcześniej czynnego octanu. Ma miejsce szereg reakcji, w czasie których odłączane są cząsteczki dwutlenku węgla i atomy wodoru. Ostatni etap to łańcuch oddechowy. Atomy wodoru i elektrony zostają przeniesione na tlen. Wytworzona zostaje cząsteczka wody.

W czasie oddychania tlenowego główne produkty to dwutlenek węgla i cząsteczka wody. Uwalniana ilość energii jest w tym wypadku jest bardzo duża.

ODDYCHANIE BEZTLENOWE:

Oddychanie beztlenowe zwane jest także fermentacją. Jest to proces beztlenowy i enzymatyczny. W zależności od produktów końcowych można wskazać na fermentację alkoholową, masłową czy tym podobną. Podstawowym zadaniem całego tego mechanizmu jest dostarczenie określonemu organizmowi energii w beztlenowych warunkach. W przeciwieństwie do oddychania tlenowego w tym przypadku ilość uwalnianej energii jest niewielka.

Proces oddychania beztlenowego rozpoczyna się od glikoliza. Jej przebieg jest podobny jak w opisanym wyżej przypadku. Zmiana następuje od momentu wytworzenia kwasu pirogronowego. Nie wchodzi on już w cykl Krebsa, ulega jednak dekarboksylacji. Następnie zostaje on zredukowany.

METABOLIZM KWASÓW TŁUSZCZOWYCH

Głównym źródłem energii odgrywającym olbrzymią rolę w procesie oddychania są węglowodany. Nie należy jednak zapominać o poważnym znaczeniu kwasów tłuszczowych.

Łańcuchy węglowe przeważającej liczby kwasów tłuszczowych charakteryzują się występowaniem parzystej liczby atomów węgla. Ich rozkład polega przy tym na kolejnym odłączaniu się części dwuwęglowych. Fragmenty te tworzą w dalszym etapie cząsteczki acetylokoenzymu A. Całkowity bilans energetyczny uwolnionych kwasów tłuszczowych uzależniony jest od ilości atomów węgla w poszczególnej cząsteczce.

WYBRANE PRZYKŁADY PRZEDSTAWIAACE SPOSÓB ODDYCHANIA

    • BAKTERIE- wyróżnia się bakterie tlenowe (tlenowce), które utleniają związki organiczne przy udziale tlenu oraz bakterie beztlenowe (beztlenowce), które nie potrzebują do tego procesu obecności tlenu;
    • GRZYBY- oddychają zarówno tlenowo jak i beztlenowo;
    • GLONY- oddychają tlenowo;
    • PIERWOTNIAKI- organizmy wolno żyjące są tlenowcami, wymiana gazowa odbywa się całą powierzchnią ciała; formy pasożytnicze oddychają w sposób beztlenowy;
    • JAMOCHŁONY, PŁAZIŃCE, OBLEŃCE- nie posiadają układu oddechowego; oddychają całą powierzchnią ciała;
    • PIERŚCIENICE- oddychają albo całą powierzchnią ciała, albo za pomocą skrzeli;
    • STAWONOGI- w zależności od określonego typu w tej grupie oddychanie odbywa się dzięki skrzelom, tchawkom bądź płucotchawkom;
    • MIĘCZAKI- u mięczaków wodnych występują skrzela, zaś u lądowych- płuca;
    • RYBY- narządem oddechowym są skrzela; mechanizm oddechowy musi podołać wielu dodatkowym trudnościom (jak mniejsza w wodzie niż w powietrzu zawartość tlenu czy większa kilkaset razy gęstość środowiska wodnego); skrzela umieszczone są na łukach skrzelowych, a na nich znajdują się listki skrzelowe z blaszkami oddechowymi; wymiana gazowa odbywa się dzięki dużej powierzchni czynnej skrzeli; woda, która ciągle omywa skrzela, dostarcza tlenu a pobiera zbędny dwutlenek węgla;
    • PŁAZY- posiadają płuca;
    • GADY- oddychają płucami; płuca mają formę gąbczastą, ochraniane są przez żebra i mostek (wspomagają one i udoskonalają proces oddychania);
    • PTAKI-oddychają dzięki bardzo dobrze rozwiniętym płucom, do płuc dochodzą worki powietrzne, dzięki którym możliwe jest tak zwane podwójne oddychanie; proces ten polega na tym, że płuca ulegają podwójnemu wentylowaniu (zarówno przy wdechu jak i przy wydechu);

Na proces oddychania ustrojowego składają się dwa etapy. Jest to oddychanie zewnętrzne oraz oddychanie wewnętrzne. W pierwszym przypadku mowa jest o tak zwanej wymianie gazowej. Składają się na nią procesy polegające na pobieraniu ze środowiska tlenu. Odbywa się to za pomocą narządów oddechowych. Następnie tlen transportowany jest za pośrednictwem krwi do komórek. Równocześnie zachodzi proces odebrania dwutlenku węgla z komórek i wydalenia go na zewnątrz. Jeśli chodzi o oddychanie wewnętrzne to są to reakcje biologiczne, które zachodzą wewnątrz komórek. Polegają one na utlenieniu związków organicznych, z czego uzyskiwana jest dość duża ilość energii. Energia ta niezbędna jest do wypełniania wszelkich czynności życiowych.

Proces oddychania zewnętrznego wymaga obecności niezbędnych narządów (czyli układu oddechowego). W przypadku kręgowców wymiana gazowa zachodzi w

  • skrzelach (u ryb i larw płazów) ;
  • płucach i skórze (u płazów);
  • płucach (u gadów, ssaków);

Zaznaczyć trzeba, że wszystkie kręgowce lądowe oddychają dzięki płucom. Organ ten wykształcają się w rozwoju zarodkowym z części przewodu pokarmowego. Mają one formę worków, które są przy tym bardzo mocno unaczynione. Za pośrednictwem dróg oddechowych łączą się one z jamą nosową i gębową. W procesie rozwoju ewolucyjnego doszło do zróżnicowania się tego organu w zależności od gatunku.

U płazów występują cienkościenne, workowate płuca oraz tchawica. Nie występują natomiast oskrzela. Pomocniczo funkcję oddechową pełnią także skóra i błona śluzowa jamy gębowej.

Gady cechują się posiadaniem sfałdowanej powierzchni płuc. Dzięki tej zmianie udało się zwiększyć powierzchnię oddechową. W tym przypadku doszło także do wytworzenia bardziej skomplikowanej siatki dróg prowadzących do płuc.

Ptaki posiadają także płuca, które zbudowane są z dużej ilości cienkich rurek, rozgałęzień i oskrzeli. Ciekawostką jest przy tym występowanie worków powietrznych, które umożliwiają oddychanie podwójne.

U ssaków występują pęcherzykowe płuca o ogromnej powierzchni oddychania. W przypadku człowieka powierzchnia ta wynosi aż 100 m2 (a powierzchnia ciała około 2 cm2). Drogi oddechowe składają się z wielu elementów. Zalicza się do nich:

  • jamę nosową;
  • przewody nosowe;
  • gardło;
  • krtań;
  • tchawicę;
  • oskrzela; każdy oskrzeli zakończony jest pęcherzykiem płucnym; właśnie tam ma miejsce wymiana gazowa; polega ona na pobraniu tlenu i równoczesnym wydaleniu dwutlenku węgla; liczba pęcherzyków jest zróżnicowana w zależności od trybu życia określonego ssaka; pomocniczo w całym procesie udział biorą mięśnie oddechowe, żebra, przepona;

U człowieka układ oddechowy składa się z dwóch zasadniczych części. Są to górne drogi oddechowe i dolne drogi oddechowe. W skład tych pierwszych wchodzą następujące odcinki:

  • jama nosowa- gdzie powietrze zostaje oczyszczone, ogrzane i nawilżone;
  • gardło- w tej części spotykają się ze sobą drogi oddechowe i pokarmowe;
  • krtań- jest to narząd głosotwórczy;

Dolne drogi oddechowe to:

  • tchawica;
  • oskrzela- które są naturalnym przedłużeniem tchawicy;
  • płuca- parzysty narząd; umieszczony jest on w klatce piersiowej;

Trzeba tutaj jeszcze zaznaczyć, że wdychane powietrze zawiera kilka określonych gazów. Okazuje się, że w czasie całego procesu wdychamy około 78% azotu, 21% tlenu, 0,03% dwutlenku węgla. Pozostała ilość są to inne gazy. Proporcje te ulegają zmianie w czasie wydechu. Ilość azotu zmniejsza się do około 79%, tlenu do 16%. W wydychanym powietrzu znajduje się dość duża ilość dwutlenku węgla- około 4%..

Oddychanie jest jednym z najważniejszych procesów jaki zachodzi we wszystkich organizmach. W przypadku roślin jak i zwierząt wymiana gazowa warunkuje po prostu życie i dostarcza niezbędnej energii. W przypadku człowieka to jak ważny jest ten proces można pokazać na prostym przykładzie. Chodzi mianowicie o to, że już kilka minut bez oddechu powoduje bardzo poważne zmiany w mózgu, a nawet śmierć.