Дишењето е основен биолошки процес кој им овозможува на живите организми да добијат енергија од молекулите на храната. Во неговото јадро, дишењето е серија на хемиски реакции кои ја претвораат биохемиската енергија од хранливите материи во аденозин трифосфат (ATP), молекула која складира и транспортира хемиска енергија во клетките. Оваа лекција ја истражува хемијата на дишењето, фокусирајќи се на тоа како овие реакции го олеснуваат животот.
Во најопшта смисла, дишењето може да се подели на два главни типа: аеробно дишење , кое бара кислород и анаеробно дишење , кое не бара. Аеробното дишење е поефикасно и може да се претстави со следната хемиска равенка:
\( \textrm{В}_6\textrm{Х}_{12}\textrm{О}_6 + 6\textrm{О}_2 \rightarrow 6\textrm{CO}_2 + 6\textrm{Х}_2\textrm{О} + \textrm{енергија (ATP)} \)Оваа равенка покажува дека гликозата ( \(\textrm{В}_6\textrm{Х}_{12}\textrm{О}_6\) ) реагира со кислород ( \(6\textrm{О}_2\) ) за да произведе јаглерод диоксид ( \(6\textrm{CO}_2\) ), вода ( \(6\textrm{Х}_2\textrm{О}\) ) и енергија во форма на ATP.
Анаеробното дишење, од друга страна, се одвива без кислород и вклучува различни крајни производи во зависност од организмот. Во квасецот, на пример, гликозата се претвора во етанол и јаглерод диоксид, со што се ослободува енергија.
Дишењето вклучува сложена серија на хемиски реакции. Овие можат да бидат широко категоризирани во три главни фази: гликолиза , Кребсов циклус (или Циклус на лимонска киселина) и синџир на транспорт на електрони .
Целта на дишењето е да ја претвори хемиската енергија складирана во гликозата во форма што клетката може да ја користи - АТП. Деталниот процес на конверзија е сложен и вклучува пренос на електрони и протони низ мембраните, што на крајот доведува до производство на АТП преку процес познат како хемиозмоза.
АТП, или аденозин трифосфат, делува како енергетска валута во клетката. Енергијата ослободена за време на нејзината хидролиза (реакција на АТП со вода) на АДП (аденозин дифосфат) и неоргански фосфат се користи за напојување на различни клеточни процеси, вклучувајќи контракција на мускулите, размножување на нервните импулси и хемиска синтеза.
Разбирањето на дишењето од хемиска гледна точка ја осветлува централната улога на хемијата во биологијата. Процесите што го поттикнуваат дишењето вклучуваат сложени молекуларни интеракции и реакции, покажувајќи ја интеракцијата помеѓу хемијата и животот. Покрај самото ослободување на енергија, овие реакции влијаат на клеточниот метаболизам, ја регулираат клеточната средина и овозможуваат синтеза на виталните биомолекули. Така, дишењето не е само клуч за преживување, туку и прозорец во молекуларниот свет кој го одржува животот.
Понатаму, проучувањето на дишењето дава увид во тоа како организмите се прилагодуваат на нивната средина. Организмите кои напредуваат во средини сиромашни со кислород користат варијации на анаеробно дишење, користејќи различни акцептори на електрони и произведувајќи низа крајни производи. Оваа приспособливост ја нагласува разновидноста на хемиските процеси во биологијата и еволутивното значење на биохемиските патишта.
Додека директното експериментирање со клеточните компоненти на дишењето може да бара специјализирана опрема, едноставните експерименти можат да помогнат да се илустрираат принципите на дишењето. На пример, набљудувањето на ферментацијата на квасецот нуди практична демонстрација на анаеробно дишење. Со мешање на квасец, шеќер и вода во запечатена колба и мерење на произведениот јаглерод диоксид, може да се визуелизира процесот на конверзија на гликоза во етанол и јаглерод диоксид.
Друг експеримент вклучува користење на ртење семиња за да се демонстрира аеробно дишење. Ставањето семе во затворен сад со индикатор за јаглерод диоксид (како што е варова вода, која се заматува во присуство на јаглерод диоксид) може да покаже ослободување на јаглерод диоксид додека семето аеробно дише, троши кислород и ослободува јаглерод диоксид.
Дишењето е основен процес кој ја покажува извонредната хемија што ги карактеризира живите системи. Со испитување на хемиските реакции во основата на дишењето, добиваме увид во тоа како енергијата тече во организмите, поддржувајќи ги безбројните активности кои го сочинуваат животот. Студијата за дишење ги премостува хемијата и биологијата, нагласувајќи ги длабоките врски помеѓу молекулите и животните процеси. Така, разбирањето на дишењето не само што го продлабочува нашето знаење за биологијата, туку и ја прикажува трансформативната моќ на хемијата во разјаснувањето на механизмите на животот.
