Le terme
«respiration» fait référence à deux processus distincts, qui tous deux se produisent
chez les êtres vivants et sont liés à la production d'énergie. L'un est la
respiration physiologique, le processus par lequel un organisme prend en
oxygène et excrète le dioxyde de carbone. Le second est la respiration
cellulaire, une série de réactions biochimiques qui permettent à une cellule
pour produire de l'énergie.
Respiration
physiologique
Il y a quatre
étapes de ce processus chez les humains et d'autres mammifères, et ils tracent
l'évolution de l'oxygène de l'inhalation dans les poumons à l'absorption par
les organes internes et d'autres tissus. Il couvre également l'expiration du
dioxyde de carbone.
Ventilation
La première
étape est la ventilation, dans laquelle l'air se déplace dans et hors des
alvéoles des poumons. Ce sont des structures de collagène fibreux qui
augmentent lors de l'inhalation, de prendre dans la quantité maximale
d'oxygène; lors de l'expiration, ils se contractent et libèrent du dioxyde de
carbone. Les alvéoles sont présentes seulement dans les poumons de mammifère,
mais des structures similaires existent chez d'autres animaux vertébrés, tels
que les reptiles et les oiseaux.
Pulmonaire Gaz Exchange
Dans cette
étape, de l'oxygène à partir des alvéoles entre dans le système circulatoire
pulmonaire à travers les capillaires. Les alvéoles et les capillaires
pulmonaires sont séparés par une barrière à seulement deux cellules
d'épaisseur; une fois à travers cette barrière, les molécules d'oxygène se
lient à l'hémoglobine, une protéine particulière, dans les globules
Transport de gaz
Le transport de
gaz commence dans les capillaires pulmonaires. Dans cette étape, de l'oxygène
lié à l'hémoglobine se déplace à travers les vaisseaux sanguins de l'appareil
circulatoire, pour finalement entrer dans les capillaires à travers le corps.
Les capillaires se nourrissent les organes, les glandes, les tissus et
d'autres, qui ont besoin d'un apport constant d'oxygène pour fonctionner.
Périphérique Gas
Exchange
L'étape finale
est l'échange de gaz périphérique, dans lequel l'oxygène se déplace à partir
des capillaires dans les cellules. Cela se produit de façon similaire à la
façon dont les gaz diffusent entre les alvéoles et les capillaires pulmonaires
dans les poumons. Les gaz résiduaires, tels que le dioxyde de carbone excrété
par les cellules, et pénètrent dans les capillaires se déplacent si le système
circulatoire pour les poumons, où ils sont libérés pendant l'expiration.
D'autres
systèmes physiologiques
La respiration
n'est pas exclusive pour les organismes dont les poumons. Par exemple, dans la
plupart des espèces de poissons, il se produit dans les branchies, qui
permettent aux animaux à extraire l'oxygène de l'eau. Dans les amphibiens, plus
l'échange gazeux ne se produit à travers la peau, les poumons constituent un
moyen de contrôler les niveaux d'oxygène du corps, en agissant comme une source
secondaire d'oxygène. Les plantes produisent de l'oxygène grâce à la
photosynthèse, et prennent en plus par diffusion à travers leurs feuilles. Quel
que soit le processus physique, tous ces organismes prennent en oxygène et
excrètent le dioxyde de carbone, tout comme les mammifères font.
Respiration
cellulaire
L'oxygène qui
est introduit dans les tissus par la respiration physiologique est utilisé dans
toutes les cellules pour le processus biochimique de la respiration cellulaire.
Ce procédé, qui est également dénommé oxydatif métabolisme, est un ensemble de
réactions chimiques impliquant l'oxygène, nombre, qui permettent au corps à
convertir certaines molécules en énergie utilisable. Dans les cellules animales
et végétales, les réactions se produisent qui convertissent les nutriments en
une molécule riche en énergie appelée l'adénosine triphosphate (ATP).
L'oxygène est
nécessaire pour la respiration cellulaire parce que de nombreux oxydation
réactions de réduction, également appelées réactions d'oxydoréduction, se
produisent tout au long du processus de la respiration. Ce gaz est un agent
oxydant puissant, ce qui signifie que, dans les réactions chimiques, il peut
facilement donner ses électrons disponibles. Il est donc très utile dans les
réactions.
Les réactions
qui se produisent sont également désignés comme catabolique, car ils se cassent
les grosses molécules de nutriments en plus petits. Ces molécules sont des
sucres, qui sont dérivés d'hydrates de carbone, des acides gras à partir de
graisses alimentaires, et les acides aminés, les dérivés de protéine. Les
électrons sont libérés lorsque les nutriments sont décomposés, et les électrons
sont utilisés dans des réactions qui produisent l'ATP. Cette molécule riche en
énergie est ensuite utilisée pour alimenter des cellules dans presque toutes
les réactions qui se produisent en leur sein.
Anaérobie
respiration cellulaire
Chez les animaux
et les plantes, ainsi que de nombreuses espèces bactériennes, du type de la
respiration cellulaire qui se produit est aérobie, ce qui signifie simplement
qu'il utilise de l'oxygène. Chez certaines espèces de bactéries, la respiration
est anaérobie, ce qui signifie qu'il n'utilise pas d'oxygène. Au lieu de cela,
ces organismes utilisent des molécules telles que le nitrate ou du soufre comme
un substitut. Certains ont même évolué au point où ils ne peuvent vivre dans un
environnement sans oxygène.
