Oddychanie - na czym polega?

Oddychanie to grupa procesów, które są niezbędne do życia. Zazwyczaj proces oddychania kojarzy się z wykonywaniem wdechu i wydechu, jest on jednak dużo bardziej skomplikowany. Oddychanie dzieli się na dwa główne etapy: oddychanie zewnętrzne oraz oddychanie komórkowe. Na czym polega każdy z rodzajów oddychania? Dlaczego te procesy są tak ważne?

Przebieg procesu oddychania

Proces oddychania dzieli się na cztery podstawowe etapy (u niektórych zwierząt etapów jest mniej):

1. Wymiana gazowa zewnętrzna - pobieranie tlenu i wydalanie dwutlenku węgla. Proces zachodzi przez drogi oddechowe, a tlen jest transportowany do narządu wymiany gazowej, który odpowiada za zaopatrywanie krwi w tlen oraz odprowadzanie z niej dwutlenku węgla. W drogach oddechowych, które zaczynają się od nosa oraz ust, wdychane powietrze jest oczyszczane, ocieplane oraz nawilżane przed tym jak dotrze do płuc.
2. Transport gazów - rozprowadzanie gazów między płucami a tkankami organizmu,
3. Wymiana gazowa wewnętrzna - polega na przekazaniu tlenu oraz odprowadzeniu dwutlenku węgla z komórek organizmu poprzez krew.
4. Oddychanie komórkowe - jest nazywane również metabolizmem oddechowym lub utlenianiem biologicznym. Etap ten polega na wykorzystywaniu tlenu przez wszystkie komórki organizmu.

Oddychanie zewnętrzne

Jest nazywane również respiracją albo po prostu oddychaniem. Jest to proces, który prowadzi do wymiany gazów między organizmem a otoczeniem. Umożliwia on dostarczanie tlenu do tkanek organizmu oraz usuwanie dwutlenku węgla. Proces ten przebiega różnie w przypadku różnych organizmów. U ssaków proces rozpoczyna się od pobierania powietrza do płuc przez drogi oddechowe. Niektóre organizmy są wyposażone w specjalne narządy oddechowe, a u innych oddychanie zachodzi przez powłokę zewnętrzną ciała.

W przypadku podziału oddychania jedynie na to zewnętrzne oraz wewnętrzne, do oddychania zewnętrznego zalicza się etapy wymiany gazowej zewnętrznej, transportu gazów oraz wymiany gazowej wewnętrznej. Przy takim podziale nazwa oddychanie wewnętrzne jest zarezerwowana jedynie dla procesu oddychania komórkowego.

Oddychanie wewnętrzne

Proces ten jest nazywany również oddychaniem komórkowym. Jest to proces utleniania, z którym wiąże się wytwarzanie energii, która jest wykorzystywana przez cały organizm. Ten rodzaj oddychania zachodzi przez cały czas w każdej komórce, nawet po tym, gdy nastąpi zahamowanie innych procesów metabolicznych zachodzących w organizmie.

Substratami w reakcji oddychania mogą być różne związki organiczne, które są obecne w komórkach, jednak najczęściej reakcję oddychania omawia się na podstawie utleniania cukru. Utlenianiu mogą ulegać również białka, tłuszcze oraz inne związki organiczne, chociaż ich utlenienie wymaga przeprowadzenia większej liczby procesów. Na skutek tego procesu dochodzi do uwalniania energii. Jest ona uwalniana przede wszystkim w postaci ATP, czyli wysokoenergetycznego związku, który jest wykorzystywany przez organizm do przeprowadzania wielu reakcji chemicznych zachodzących w komórkach. Energia pozyskiwana w procesie oddychania komórkowego jest niezbędna do podstawowych procesów życiowych, takich jak utrzymanie odpowiedniej temperatury ciała, wzrost czy poruszanie się. Część energii jest uwalniana również w postaci ciepła. Oprócz energii w wyniku oddychania komórkowego powstaje także woda, która jest wykorzystywana przez organizm.

Powietrze wdychane i wydychane

W procesie oddychania zachodzi wymiana gazowa, co oznacza, że powietrze wdychane i wydychane ma inny skład. Zarówno w powietrzu wdychanym, jak i wydychanym największą część (około 78 proc.) stanowi azot. W powietrzu wdychanym 21 proc. stanowi tlen, 0,04 proc. to dwutlenek węgla, natomiast pozostałe 0,96 proc. stanowią inne gazy. W powietrzu wydychanym znajduje się mniej tlenu (16 proc.), a więcej dwutlenku węgla (5,04 proc.). Podobnie jak w powietrzu wdychanym, w powietrzu wydychanym zawarte są również inne gazy (0,96 proc.). Jak widać, niecały wdychany tlen jest wykorzystywany przez organizm, a spora jego część jest z powrotem wydychana.

Oddychanie jest procesem, który zachodzi mimo woli i jest koordynowany przez ośrodek oddechowy, do którego zalicza się grupę nerwów. Impulsy nerwowe generowane przez układ oddechowy przesyłane są do mięśni oddechowych, które kurczą się i rozluźniają. Szybkość oddychania jest regulowana przez ośrodek oddechowy w zależności od poziomu tlenu i dwutlenku węgla we krwi. Jeżeli we krwi zawarte jest zbyt dużo dwutlenku węgla, oddech jest szybszy i głębszy, tak aby usunąć nadmiar dwutlenku węgla z organizmu. Jeżeli natomiast poziom gazów wraca do normy, oddech uspokaja się, jest wolniejszy i płytszy.