Tənəffüs canlı orqanizmlərə qida molekullarından enerji almağa imkan verən əsas bioloji prosesdir. Özündə tənəffüs biokimyəvi enerjini qida maddələrindən adenozin trifosfata (ATP), hüceyrələrdə kimyəvi enerjini saxlayan və daşıyan bir molekula çevirən bir sıra kimyəvi reaksiyalardır. Bu dərs tənəffüsün kimyasını araşdırır, bu reaksiyaların həyatı necə asanlaşdırdığına diqqət yetirir.
Ən ümumi mənada tənəffüsü iki əsas növə bölmək olar: oksigen tələb edən aerob tənəffüs və tələb olunmayan anaerob tənəffüs . Aerob tənəffüs daha səmərəlidir və aşağıdakı kimyəvi tənliklə təmsil oluna bilər:
\( \textrm{C}_6\textrm{H}_{12}\textrm{O}_6 + 6\textrm{O}_2 \rightarrow 6\textrm{CO}_2 + 6\textrm{H}_2\textrm{O} + \textrm{enerji (ATP)} \)Bu tənlik göstərir ki, qlükoza ( \(\textrm{C}_6\textrm{H}_{12}\textrm{O}_6\) ) oksigenlə ( \(6\textrm{O}_2\) ) reaksiya verir. karbon qazı ( \(6\textrm{CO}_2\) ), su ( \(6\textrm{H}_2\textrm{O}\) ) və ATP şəklində enerji.
Anaerob tənəffüs isə oksigensiz baş verir və orqanizmdən asılı olaraq müxtəlif son məhsulları əhatə edir. Məsələn, mayada qlükoza etanola və karbon qazına çevrilərək enerjini buraxır.
Tənəffüs kompleks kimyəvi reaksiyalar seriyasını əhatə edir. Bunları geniş şəkildə üç əsas mərhələyə bölmək olar: qlikoliz , Krebs dövrü (və ya Sitrik turşusu dövrü) və elektron daşıma zənciri .
Tənəffüsün məqsədi qlükozada saxlanılan kimyəvi enerjini hüceyrənin istifadə edə biləcəyi bir forma - ATP-yə çevirməkdir. Ətraflı çevrilmə prosesi mürəkkəbdir və elektronların və protonların membranlar arasında ötürülməsini əhatə edir, nəticədə kimyosmoz kimi tanınan bir proses vasitəsilə ATP istehsalına səbəb olur.
ATP və ya adenozin trifosfat hüceyrə daxilində enerji valyutası kimi çıxış edir. Hidroliz zamanı (ATP-nin su ilə reaksiyası) ADP (adenozin difosfat) və qeyri-üzvi fosfata ayrılan enerji müxtəlif hüceyrə proseslərini, o cümlədən əzələlərin daralması, sinir impulslarının yayılması və kimyəvi sintezi gücləndirmək üçün istifadə olunur.
Tənəffüsü kimyəvi nöqteyi-nəzərdən başa düşmək biologiyada kimyanın mərkəzi rolunu işıqlandırır. Tənəffüsü idarə edən proseslər mürəkkəb molekulyar qarşılıqlı təsirləri və reaksiyaları əhatə edir, kimya və həyat arasındakı qarşılıqlı əlaqəni nümayiş etdirir. Sadəcə enerjinin sərbəst buraxılmasından başqa, bu reaksiyalar hüceyrə metabolizminə təsir göstərir, hüceyrə mühitini tənzimləyir və həyati vacib biomolekulların sintezini təmin edir. Beləliklə, tənəffüs təkcə sağ qalmağın açarı deyil, həm də həyatı təmin edən molekulyar dünyaya açılan pəncərədir.
Bundan əlavə, tənəffüsü öyrənmək orqanizmlərin ətraf mühitə necə uyğunlaşdığına dair fikir verir. Oksigen çatışmazlığı olan mühitlərdə inkişaf edən orqanizmlər müxtəlif elektron qəbuledicilərdən istifadə edərək və bir sıra son məhsullar istehsal edərək anaerob tənəffüsün variasiyalarından istifadə edirlər. Bu uyğunlaşma biologiyada kimyəvi proseslərin çox yönlülüyünü və biokimyəvi yolların təkamül əhəmiyyətini vurğulayır.
Tənəffüsün hüceyrə komponentləri ilə birbaşa təcrübə aparmaq üçün xüsusi avadanlıq tələb olunsa da, sadə təcrübələr tənəffüs prinsiplərini təsvir etməyə kömək edə bilər. Məsələn, maya fermentasiyasını müşahidə etmək anaerob tənəffüsün praktiki nümayişini təklif edir. Maya, şəkər və suyu möhürlənmiş bir qabda qarışdıraraq və istehsal olunan karbon dioksidi ölçməklə, qlükozanın etanola və karbon qazına çevrilməsi prosesini görmək olar.
Başqa bir təcrübə aerob tənəffüsü nümayiş etdirmək üçün cücərən toxumlardan istifadə etməyi əhatə edir. Toxumların karbon dioksid göstəricisi olan möhürlənmiş qabda yerləşdirilməsi (məsələn, karbon dioksidin iştirakı ilə bulanıqlaşan əhəng suyu) toxumların aerob nəfəs alması, oksigen istehlak etməsi və karbon dioksidi buraxması kimi karbon qazının sərbəst buraxılmasını göstərə bilər.
Tənəffüs canlı sistemləri xarakterizə edən əlamətdar kimyanı nümayiş etdirən təməl bir prosesdir. Tənəffüsün altında yatan kimyəvi reaksiyaları tədqiq etməklə biz enerjinin orqanizmlər daxilində necə axdığı, həyatı təşkil edən saysız-hesabsız fəaliyyətləri dəstəkləmək barədə fikirlər əldə edirik. Nəfəs almanın tədqiqi molekullar və həyat prosesləri arasında dərin əlaqələri vurğulayaraq kimya və biologiya arasında körpü yaradır. Beləliklə, tənəffüsü dərk etmək təkcə biologiya haqqında biliklərimizi dərinləşdirməklə kifayətlənmir, həm də həyatın mexanizmlərini aydınlaşdırmaqda kimyanın dəyişdirici gücünü nümunə göstərir.
