Ποια είναι η σχέση μεταξύ της αναπνοής και της κυτταρικής αναπνοής;
Κατά τη διάρκεια της εισπνοής, το αναπνευστικό σύστημα παίρνει τον πλούσιο σε οξυγόνο αέρα μέσω της μύτης ή του στόματος. Ο αέρας ταξιδεύει κάτω από την τραχεία και στους πνεύμονες, όπου φτάνει στους μικροσκοπικούς σάκους γνωστούς ως κυψελίδες. Εδώ, τα μόρια οξυγόνου διαχέονται στα λεπτά κυψελιδικά τοιχώματα στην κυκλοφορία του αίματος.
Η εκπνοή ακολουθεί την εισπνοή. Οι μύες που εμπλέκονται στην αναπνοή, κυρίως το διάφραγμα και τους μεσολάβους μυς, χαλαρώνουν. Αυτή η χαλάρωση μειώνει τον όγκο των πνευμόνων, προκαλώντας την εκτόπιση του αέρα. Κατά τη διάρκεια της εκπνοής, το διοξείδιο του άνθρακα, ένα απόβλητο προϊόν κυτταρικής αναπνοής, απελευθερώνεται από την κυκλοφορία του αίματος στις κυψελίδες και στη συνέχεια εκπνέει.
Η κυτταρική αναπνοή, από την άλλη πλευρά, εμφανίζεται μέσα στα κύτταρα και περιλαμβάνει την κατανομή της γλυκόζης, ενός τύπου ζάχαρης, για την απελευθέρωση ενέργειας. Η διαδικασία αποτελείται από τρία κύρια στάδια:γλυκόλυση, κύκλο Krebs (κύκλο κιτρικού οξέος) και οξειδωτική φωσφορυλίωση.
Η γλυκόλυση λαμβάνει χώρα στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου. Κατά τη διάρκεια της γλυκόλυσης, η γλυκόζη χωρίζεται σε δύο μόρια πυροσταφυλικού. Αυτό το στάδιο αποδίδει μια μικρή ποσότητα ενέργειας με τη μορφή ΑΤΡ (τριφωσφορική αδενοσίνη), το ενεργειακό νόμισμα του κυττάρου, καθώς και το δινουκλεοτίδιο της νικοτιναμιδίου αδενίνης) και το FADH2 (δινουκλεοτίδιο της αδενίνης), τα μόρια του ενεργειακού φορέα.
Ο κύκλος Krebs εμφανίζεται μέσα στα μιτοχόνδρια του κυττάρου. Το πυροσταφυλικό από τη γλυκόλυση εισέρχεται στα μιτοχόνδρια και υφίσταται μια σειρά χημικών αντιδράσεων για την παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα, ΑΤΡ, NADH και FADH2.
Τέλος, η οξειδωτική φωσφορυλίωση συμβαίνει στην εσωτερική μεμβράνη των μιτοχονδρίων. Κατά τη διάρκεια αυτού του σταδίου, τα ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας που μεταφέρονται από NADH και FADH2 μεταβιβάζονται κατά μήκος μιας αλυσίδας φορέων ηλεκτρονίων, απελευθερώνοντας ενέργεια που χρησιμοποιείται για την αντλία ιόντων υδρογόνου σε όλη τη μεμβράνη. Η προκύπτουσα κλίση των ιόντων υδρογόνου οδηγεί τη σύνθεση του ΑΤΡ μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται χημειοσμίωση.
Συνοπτικά, η αναπνοή διευκολύνει την ανταλλαγή οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα μεταξύ του οργανισμού και του περιβάλλοντος του, εξασφαλίζοντας ότι τα κύτταρα έχουν συνεχή παροχή οξυγόνου για κυτταρική αναπνοή. Η κυτταρική αναπνοή, με τη σειρά του, χρησιμοποιεί οξυγόνο για να σπάσει τη γλυκόζη και να παράγει ενέργεια με τη μορφή ΑΤΡ, η οποία εξουσιάζει διάφορες κυτταρικές διεργασίες απαραίτητες για τη ζωή.
