Τύποι αναπνοής: τι είναι και πόσα υπάρχουν

Η αναπνοή είναι η βιολογική διαδικασία που πραγματοποιείται από όλα τα έμβια όντα που χρησιμοποιούν αέρια για ενέργεια. Γενικά, η αναπνοή παρέχει οξυγόνο στα κύτταρα και απομακρύνει το διοξείδιο του άνθρακα που παράγεται μέσα τους.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι αναπνοής ανάλογα με το πώς τα ζωντανά όντα παίρνουν οξυγόνο, πώς φτάνει στα κύτταρα και πώς το κύτταρο παίρνει ενέργεια από αυτό το οξυγόνο.

Εξωτερική αναπνοή

Η εξωτερική αναπνοή είναι η ανταλλαγή αερίων μεταξύ των ζώων και του περιβάλλοντος. Όλα τα ζώα, από σκουλήκια έως θηλαστικά, χρειάζονται έναν μηχανισμό που μπορεί να παρέχει οξυγόνο για τη λειτουργία του σώματός τους.

Η εξωτερική αναπνοή μπορεί να είναι διαφορετικών τύπων ανάλογα με τα όργανα που εμπλέκονται στη δέσμευση οξυγόνου από το περιβάλλον.

Αναπνοή του πνεύμονα

Η πνευμονική αναπνοή, που ονομάζεται επίσης πνευμονικός αερισμός, αναφέρεται στην είσοδο και έξοδο αέρα μέσω των αεραγωγών στους πνεύμονες. Εμφανίζεται σε όλα τα θηλαστικά ζώα, όπως οι άνθρωποι και τα κουνέλια, σε πουλιά, ερπετά και ενήλικα αμφίβια.

Οι πνεύμονες είναι τα όργανα όπου το οξυγόνο στον αέρα ανταλλάσσεται με διοξείδιο του άνθρακα που παράγεται από τον κυτταρικό μεταβολισμό.

Η πνευμονική αναπνοή περιλαμβάνει δύο διαδικασίες: την έμπνευση και τη λήξη. Η έμπνευση είναι όταν ο αέρας εισέρχεται και διέρχεται από τη μύτη, τον αγωγό και τους βρόγχους έως ότου φτάσει στους πνεύμονες. Η λήξη είναι όταν το διοξείδιο του άνθρακα που περιέχεται στους πνεύμονες αποβάλλεται προς τα έξω.

Μπορεί επίσης να σας ενδιαφέρει να δείτε Αναπνοή, έμπνευση και λήξη.

Αναπνοή δέρματος

Η αρχική αναπνοή ή η δερματική αναπνοή πραγματοποιείται από το επιφανειακό στρώμα που περιβάλλει το ζώο, το οποίο θα γίνει το δέρμα του. Έτσι οι φρύνοι, οι σαλαμάνδρες, οι αστερίες και οι γαιοσκώληκες λαμβάνουν οξυγόνο.

Τα σκουλήκια έχουν τριχοειδή δίκτυα κάτω από το σημείο από όπου πραγματοποιείται η ανταλλαγή αερίων με τους χώρους αέρα μεταξύ των σωματιδίων του εδάφους.

Είναι σημαντικό σε αυτά τα ζώα να παραμένουν σε υγρούς κατοίκους, έτσι ώστε το οξυγόνο από τον αέρα να μπορεί να διεισδύσει μέσα στο σώμα, ενώ το διοξείδιο του άνθρακα φεύγει.

Τραχειακή αναπνοή

Η αναπνοή της τραχείας συμβαίνει μέσω ενός δικτύου σωλήνων γνωστών ως τραχείων, οι οποίοι ανοίγουν στην επιφάνεια του ζώου. Δεν πρέπει να συγχέεται με την τραχεία του ανθρώπινου αναπνευστικού συστήματος.

Η τραχεία ανοίγει στο εξωτερικό του σώματος μέσω σπειροειδών, τα οποία συνήθως έχουν κάποια διάταξη κλεισίματος για την αποφυγή απώλειας νερού.

Τα ζώα που αναπνέουν με αυτόν τον τρόπο είναι έντομα, ακάρεα, αράχνες, κρότωνες και σαρανταποδαρούσες.

Κλασσική αναπνοή

Η αναπνοή των βράγχων είναι ο τρόπος με τον οποίο τα ψάρια λαμβάνουν διαλυμένο οξυγόνο στο νερό και αποβάλλουν το διοξείδιο του άνθρακα. Αυτό συμβαίνει στα βράγχια, μια δομή που βρίσκεται στο κεφάλι του ψαριού. Οι γαρίδες, οι αστακοί και άλλα καρκινοειδή αναπνέουν επίσης βράγχια.

Όταν το ψάρι ανοίγει το στόμα του, ανοίγει το καπάκι, αφήνοντας το νερό μέσα. Το οξυγόνο από το νερό διαχέεται στα τριχοειδή αγγεία, την ίδια στιγμή που το διοξείδιο του άνθρακα διαχέεται από το αίμα στο νερό.

Οι προνύμφες των αμφιβίων και ορισμένα ενήλικα αμφίβια αναπνέουν χρησιμοποιώντας βράγχια.

Διτροπική αναπνοή

Η διτροπική αναπνοή είναι η ικανότητα ενός οργανισμού να ανταλλάσσει αέρια ταυτόχρονα από αέρα ή νερό. Ένας διτροπικός οργανισμός όπως οι σαλαμάνδρες, τα καβούρια, οι καραμπίνες, τα μύδια, τα μύδια και οι πνεύμονες χρησιμοποιούν τα βράγχιά τους για να αναπνέουν νερό και πνεύμονες για να αναπνέουν αέρα.

Η διτροπική αναπνοή ήταν μια βασική προσαρμογή που επέτρεψε τη μετάβαση από την υδρόβια ζωή στους επίγειους οικοτόπους.

Εσωτερική αναπνοή

Η εσωτερική αναπνοή ή η αναπνοή ιστών είναι η ανταλλαγή αερίων που συμβαίνει μέσα σε οργανισμούς. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει σε πολυκυτταρικούς οργανισμούς και παράγεται με διάχυση αερίων μέσω υγρών μεταξύ κυττάρων ή συνδέεται με μόρια φορέα.

Το οξυγόνο, το οποίο λαμβάνεται μέσω εξωτερικής αναπνοής, μεταφέρεται εσωτερικά μαζί με οργανικές ενώσεις που ονομάζονται αναπνευστικές χρωστικές ουσίες. Αυτές οι χρωστικές έχουν χαλκό ή σίδηρο που χρησιμεύουν για τη δέσμευση οξυγόνου. Οι τέσσερις αναπνευστικές χρωστικές είναι: αιμοσφαιρίνη, αιμοκυανίνη, αιμετρίνη και χλωροκουρουρίνη

Κυτταρική αναπνοή

Η κυτταρική αναπνοή είναι η διαδικασία με την οποία τα κύτταρα αποκτούν την ενέργειά τους από οργανικές ενώσεις, όπως η γλυκόζη. Τα κύτταρα χρειάζονται ενέργεια για να εκτελέσουν τις δραστηριότητές τους. Αυτή η ενέργεια αποθηκεύεται σε ένα μόριο γνωστό ως ATP ή τριφωσφορική αδενοσίνη.

Η κυτταρική αναπνοή λαμβάνει χώρα τόσο στα ευκαρυωτικά όσο και στα προκαρυωτικά κύτταρα. Ανάλογα με τη διαδικασία παραγωγής ATP, η κυτταρική αναπνοή μπορεί να είναι αερόβια ή αναερόβια.

Αερόβια αναπνοή

Είναι η κυτταρική αναπνοή όπου το οξυγόνο χρησιμοποιείται για το μεταβολισμό του σακχάρου. Το αποτέλεσμα είναι νερό, διοξείδιο του άνθρακα και ATP. Ζώα και φυτά εκτελούν αερόβια αναπνοή στα μιτοχόνδρια. Στα προκαρυωτικά κύτταρα εμφανίζεται στη μεμβράνη του πλάσματος.

Εάν υπάρχει οξυγόνο σε ένα κύτταρο, η γλυκόζη μπορεί να απελευθερώσει πολύ μεγαλύτερη ποσότητα ενέργειας από ό, τι στην κυτταρική αναπνοή χωρίς οξυγόνο.

Αναερόβια αναπνοή

Στην αναερόβια αναπνοή, η διάσπαση του σακχάρου συμβαίνει χωρίς τη χρήση οξυγόνου. Αυτό είναι χρήσιμο για όντα που ζουν σε περιβάλλοντα με χαμηλή περιεκτικότητα σε οξυγόνο ή όταν το κύτταρο εξαντλεί το επίπεδο οξυγόνου του και χρειάζεται ATP γρήγορα.

Στους ανθρώπους και τα ζώα, η γλυκόζη μετατρέπεται σε γαλακτικό οξύ. Σε ζύμες και φυτά, η γλυκόζη μετατρέπεται σε αιθανόλη και διοξείδιο του άνθρακα.

Σε ορισμένα βακτήρια ή αρχαία, το αποτέλεσμα της αναερόβιας αναπνοής εξαρτάται από την ένωση που χρησιμοποιείται. Για παράδειγμα, εάν ο αποδέκτης είναι θειικό, σχηματίζεται υδρογόνο. Εάν ο αποδέκτης είναι διοξείδιο του άνθρακα, σχηματίζεται μεθάνιο.

Μπορεί επίσης να σας ενδιαφέρει να δείτε Ζώα και φυτικά κύτταρα.

Ανθρώπινη αναπνοή

Η ανθρώπινη εξωτερική αναπνοή είναι πνευμονικού τύπου μέσω του αναπνευστικού συστήματος, το οποίο είναι υπεύθυνο για την εισαγωγή οξυγόνου στους πνεύμονες και την αποβολή του διοξειδίου του άνθρακα.

Η ανθρώπινη εσωτερική αναπνοή υποστηρίζεται από το κυκλοφορικό σύστημα και το αίμα. Τα ερυθρά αιμοσφαίρια είναι τα κύτταρα που είναι υπεύθυνα για τη μεταφορά του οξυγόνου που συλλαμβάνεται στους πνεύμονες και τη διανομή του σε όλους τους ιστούς. Απελευθερώνοντας οξυγόνο, τα ερυθρά αιμοσφαίρια συλλέγουν διοξείδιο του άνθρακα για να το απελευθερώσουν στην εξωτερική αναπνοή.

Η αερόβια κυτταρική αναπνοή κυριαρχεί στους ανθρώπους, όπου η γλυκόζη παράγει μεταξύ 36 και 38 μορίων ΑΤΡ στα μιτοχόνδρια.

Μερικές φορές εμείς οι άνθρωποι πρέπει να καταφύγουμε στην αναερόβια κυτταρική αναπνοή στους μυς μας. Για παράδειγμα, όταν θέλετε να κάνετε μια επίπονη άσκηση όπως ανύψωση βαρών ή τρέξιμο πολύ γρήγορα, η αναερόβια αναπνοή παρέχει ATP γρήγορα και αμέσως. Ωστόσο, αυτό λειτουργεί μόνο για πολύ μικρό χρονικό διάστημα, επειδή το γαλακτικό οξύ συσσωρεύεται στη διαδικασία.

Αναπνοή σε φυτά

Τα φυτά πραγματοποιούν επίσης αναπνοή, απορροφώντας οξυγόνο από τον αέρα και απελευθερώνοντας διοξείδιο του άνθρακα στο περιβάλλον. Σε αυτήν την περίπτωση, η αναπνοή θα ήταν η αντίστροφη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Αυτό τους επιτρέπει να αποκτήσουν ενέργεια όταν το φως του ήλιου δεν είναι διαθέσιμο ή κατά τη διάρκεια του χειμώνα.

Η αναπνοή στα φυτά είναι επίσης σημαντική για την απόκτηση δομικών στοιχείων άλλων μορίων από τη γλυκόζη. Οι σπόροι λαμβάνουν επίσης την ενέργειά τους με αναπνοή, αναερόβια ή αερόβια ανάλογα με τη διαθεσιμότητα οξυγόνου.

Το οξυγόνο και το διοξείδιο του άνθρακα εισέρχονται ή αφήνουν τα φύλλα μέσω των στομάτων. Αυτές οι δομές σχηματίζουν πόρους στην επιφάνεια της αντίστροφης πλευράς των φύλλων.

Μπορεί επίσης να σας ενδιαφέρει να δείτε φωτοσύνθεση και αναπνοή.

βιβλιογραφικές αναφορές

Allot, A., Mindorff, D., Azcue, J. (2015) Βιολογία. Πανεπιστημιακός Τύπος της Οξφόρδης.

Mauseth, J.D. (2017) Βοτανική Εισαγωγή στη βιολογία των φυτών. 6η έκδοση Μάθηση Jones & Bartlett. Μπέρλινγκτον, ΜΑ.

Miller, S.A., Harley, J.P. (2001) Ζωολογία. 5η έκδοση McGraw-Hill.