Амьсгал нь амьд организмд хүнсний молекулуудаас энерги авах боломжийг олгодог биологийн үндсэн үйл явц юм. Амьсгал нь үндсэндээ шим тэжээлээс биохимийн энергийг аденозин трифосфат (ATP) болгон хувиргах хэд хэдэн химийн урвалууд бөгөөд эсийн доторх химийн энергийг хадгалж, тээвэрлэдэг молекул юм. Энэ хичээл нь амьсгалын химийн талаар судалж, эдгээр урвал нь амьдралыг хэрхэн хөнгөвчлөхөд анхаарлаа хандуулдаг.
Хамгийн ерөнхий утгаараа амьсгалыг хоёр үндсэн төрөлд хувааж болно: хүчилтөрөгч шаарддаг аэробик амьсгал , хүчилтөрөгч шаарддаггүй агааргүй амьсгал . Аэробик амьсгал нь илүү үр дүнтэй бөгөөд дараах химийн тэгшитгэлээр илэрхийлэгдэнэ.
\( \textrm{C}_6\textrm{Х}_{12}\textrm{О}_6 + 6\textrm{О}_2 \rightarrow 6\textrm{CO}_2 + 6\textrm{Х}_2\textrm{О} + \textrm{эрчим хүч (ATP)} \)Энэ тэгшитгэл нь глюкоз ( \(\textrm{C}_6\textrm{Х}_{12}\textrm{О}_6\) ) хүчилтөрөгчтэй ( \(6\textrm{О}_2\) ) урвалд ордог болохыг харуулж байна. нүүрстөрөгчийн давхар исэл ( \(6\textrm{CO}_2\) ), ус ( \(6\textrm{Х}_2\textrm{О}\) ), ATP хэлбэрийн энерги.
Харин анаэробик амьсгал нь хүчилтөрөгчгүйгээр явагддаг бөгөөд тухайн организмаас хамааран өөр өөр эцсийн бүтээгдэхүүнийг агуулдаг. Жишээлбэл, мөөгөнцрийн хувьд глюкоз нь этанол болон нүүрстөрөгчийн давхар исэл болж хувирч, энерги ялгаруулдаг.
Амьсгал нь олон тооны химийн урвалыг хамардаг. Эдгээрийг ерөнхийд нь гликолиз , Кребсийн мөчлөг (эсвэл нимбэгийн хүчлийн мөчлөг), электрон тээвэрлэх гинж гэсэн гурван үндсэн үе шатанд хувааж болно.
Амьсгалын зорилго нь глюкоз дахь химийн энергийг эсийн хэрэглэж болох хэлбэр буюу ATP болгон хувиргах явдал юм. Нарийвчилсан хувиргах үйл явц нь нарийн төвөгтэй бөгөөд электрон ба протоныг мембранаар дамжуулж, эцэст нь химиосмос гэж нэрлэгддэг процессоор ATP үйлдвэрлэхэд хүргэдэг.
ATP буюу аденозин трифосфат нь эсийн доторх энергийн валютын үүрэг гүйцэтгэдэг. Гидролизийн (АТФ-ийн устай урвалд орох) ADP (аденозин дифосфат) ба органик бус фосфатад ялгарсан энерги нь булчингийн агшилт, мэдрэлийн импульсийн тархалт, химийн синтез зэрэг эсийн янз бүрийн процессыг эрчимжүүлэхэд ашиглагддаг.
Амьсгалыг химийн үүднээс ойлгох нь биологи дахь химийн гол үүргийг гэрэлтүүлдэг. Амьсгалыг хөдөлгөдөг үйл явц нь нарийн төвөгтэй молекулын харилцан үйлчлэл, урвалыг агуулдаг бөгөөд химийн болон амьдралын хоорондын харилцан үйлчлэлийг харуулдаг. Зөвхөн энерги ялгарахаас гадна эдгээр урвалууд нь эсийн бодисын солилцоонд нөлөөлж, эсийн орчныг зохицуулж, амин чухал биомолекулуудын нийлэгжилтийг идэвхжүүлдэг. Тиймээс амьсгал нь амьд үлдэх түлхүүр төдийгүй амьдралыг тэтгэгч молекулын ертөнц рүү нэвтрэх цонх юм.
Цаашилбал, амьсгалыг судлах нь организмууд хүрээлэн буй орчинд хэрхэн дасан зохицож байгааг ойлгох боломжийг олгодог. Хүчилтөрөгчийн дутагдалтай орчинд хөгжиж буй организмууд янз бүрийн электрон хүлээн авагчийг ашиглаж, олон төрлийн эцсийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэдэг агааргүй амьсгалыг ашигладаг. Энэхүү дасан зохицох чадвар нь биологийн химийн үйл явцын олон талт байдал, биохимийн замуудын хувьслын ач холбогдлыг онцолж өгдөг.
Амьсгалын эсийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй шууд туршилт хийхэд тусгай тоног төхөөрөмж шаардлагатай байж болох ч энгийн туршилтууд нь амьсгалын зарчмуудыг харуулахад тусална. Жишээлбэл, мөөгөнцрийн исгэх үйл явцыг ажиглах нь агааргүй амьсгалын бодит жишээг санал болгодог. Мөөгөнцөр, элсэн чихэр, усыг битүүмжилсэн колбонд хольж, үүссэн нүүрстөрөгчийн давхар ислийг хэмжих замаар глюкозыг этанол, нүүрстөрөгчийн давхар исэл болгон хувиргах үйл явцыг дүрслэн харж болно.
Өөр нэг туршилт нь аэробик амьсгалыг харуулахын тулд соёолж буй үрийг ашиглах явдал юм. Үрийг нүүрстөрөгчийн давхар ислийн индикатор бүхий битүүмжилсэн саванд (нүүрстөрөгчийн давхар ислийн үед үүлэрхэг болдог шохойн ус гэх мэт) хийх нь үр нь аэробикоор амьсгалж, хүчилтөрөгч хэрэглэж, нүүрстөрөгчийн давхар ислийг ялгаруулж байгаа тул нүүрстөрөгчийн давхар исэл ялгарч байгааг харуулж болно.
Амьсгал нь амьд системийг тодорхойлдог гайхалтай химийн шинж чанарыг харуулсан үндсэн үйл явц юм. Амьсгалын үндсэн химийн урвалыг судалснаар бид организмын доторх энерги хэрхэн урсаж, амьдралыг бүрдүүлдэг олон тооны үйл ажиллагааг дэмждэг талаар ойлголттой болдог. Амьсгалын судалгаа нь хими, биологийн гүүр болж, молекулууд ба амьдралын үйл явцын хоорондын гүн гүнзгий холбоог онцолж өгдөг. Тиймээс амьсгалыг ойлгох нь бидний биологийн мэдлэгийг гүнзгийрүүлэхээс гадна амьдралын механизмыг тодруулахад химийн хувиргах хүчийг үлгэр жишээ болгон харуулж байна.
