การหายใจเป็นกระบวนการทางชีวภาพที่สำคัญที่ช่วยให้สิ่งมีชีวิตได้รับพลังงานจากอาหารที่พวกมันบริโภค มันเกี่ยวข้องกับการออกซิเดชันของสารอาหารเมื่อมีออกซิเจน ส่งผลให้เกิดการผลิตพลังงาน คาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำ
การหายใจเป็นกระบวนการทางเคมีที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต เป็นวิธีที่เซลล์สลายโมเลกุลอาหาร เช่น กลูโคส ด้วยออกซิเจน เพื่อปลดปล่อยพลังงานที่มีอยู่ พลังงานที่ผลิตได้ถูกนำมาใช้เพื่อสนับสนุนกิจกรรมต่างๆ ที่จำเป็นต่อชีวิต การหายใจมีสองประเภทหลัก: การหายใจแบบใช้ออกซิเจนและแบบไม่ใช้ออกซิเจน
การหายใจแบบใช้ออกซิเจนเกิดขึ้นเมื่อมีออกซิเจนและเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการผลิตพลังงาน สมการทั่วไปสำหรับการหายใจแบบใช้ออกซิเจนคือ:
\(C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O + \textrm{พลังงาน}\)
สมการนี้แสดงกลูโคส ( \(C_6H_{12}O_6\) ) ทำปฏิกิริยากับออกซิเจน ( \(O_2\) ) เพื่อผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ( \(CO_2\) ) น้ำ ( \(H_2O\) ) และพลังงาน
กระบวนการสามารถแบ่งออกเป็นสามขั้นตอนหลัก: ไกลโคไลซิส, วงจรเครบส์ และห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน
การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนเกิดขึ้นในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน มีประสิทธิภาพน้อยกว่าการหายใจแบบใช้ออกซิเจนและส่งผลให้เกิดกรดแลคติคหรือเอทานอลและคาร์บอนไดออกไซด์พร้อมกับพลังงาน
มีสองประเภทหลัก:
สมการทั่วไปสำหรับการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนในเซลล์กล้ามเนื้อคือ:
\(C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_3H_6O_3 + \textrm{พลังงาน}\)
นี่แสดงถึงกลูโคส ( \(C_6H_{12}O_6\) ) ที่ถูกแปลงเป็นกรดแลคติค ( \(C_3H_6O_3\) ) และพลังงาน
ทั้งพืชและสัตว์ใช้กลูโคสในระหว่างการหายใจเพื่อปล่อยพลังงาน อย่างไรก็ตาม แหล่งที่มาของกลูโคสนั้นแตกต่างกัน พืชผลิตมันได้โดยการสังเคราะห์ด้วยแสง ในขณะที่สัตว์ได้มันมาจากอาหารที่พวกมันกิน
การหายใจเป็นสิ่งสำคัญสำหรับสิ่งมีชีวิตทุกชนิดด้วยเหตุผลหลายประการ:
แม้ว่าการทดลองจะไม่ได้ให้รายละเอียดไว้ที่นี่ แต่สามารถทำความเข้าใจเกี่ยวกับการหายใจได้ดีขึ้นด้วยตัวอย่างเชิงปฏิบัติ เช่น การสังเกตการหมักยีสต์ ซึ่งน้ำตาลและยีสต์ผลิตคาร์บอนไดออกไซด์และเอทานอล ซึ่งสาธิตการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน อีกตัวอย่างหนึ่งคือการวัดอัตราการหายใจในการงอกของเมล็ดโดยการสังเกตการเปลี่ยนแปลงของความเข้มข้นของก๊าซเมื่อเวลาผ่านไปในภาชนะปิด
ตัวอย่างเหล่านี้เน้นย้ำว่าการหายใจเป็นกระบวนการที่จำเป็นและต่อเนื่องในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดอย่างไร ซึ่งรับประกันการผลิตพลังงานที่จำเป็นสำหรับการอยู่รอด
การหายใจไม่ว่าจะเป็นแบบใช้ออกซิเจนหรือแบบไม่ใช้ออกซิเจนเป็นกระบวนการทางชีววิทยาที่ซับซ้อนแต่น่าทึ่งซึ่งเป็นพื้นฐานของชีวิต สิ่งมีชีวิตสามารถเปลี่ยนพลังงานที่เก็บไว้ในโมเลกุลอาหารให้อยู่ในรูปแบบที่เซลล์สามารถใช้เพื่อการเจริญเติบโต ซ่อมแซม และบำรุงรักษาได้ การทำความเข้าใจขั้นตอนของการหายใจ ตั้งแต่ไกลโคไลซิสไปจนถึงห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน จะให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับประสิทธิภาพอันน่าทึ่งของกระบวนการชีวิต นอกจากนี้ การทดลองและการสังเกตการกระทำของการหายใจยังนำเสนอวิธีที่เป็นรูปธรรมในการชื่นชมปรากฏการณ์ทางชีววิทยาที่สำคัญนี้
