Inhalt
Die Atmung wandelt die in Lebensmitteln gespeicherte Energie eines Organismus in Energie um, die für Stoffwechselprozesse verwendet werden kann, die das Leben des Organismus unterstützen. Die Bedeutung des Atmungssystems ist entscheidend; Organismen können viele Tage ohne Nahrung und manchmal einige Tage ohne Wasser aushalten, können aber nicht länger als ein paar Minuten überleben, wenn die Atmung aufhört.
Pflanzen atmen ein, aber sie sind vorwiegend an einem Prozess beteiligt, der Photosynthese genannt wird. Dieses teilt Eigenschaften mit der Atmung, mit Ausnahme der relevanten chemischen Reaktionen, die in umgekehrter Richtung ablaufen. Da sich Atmung und Photosynthese in den Ökosystemen der Planeten gegenseitig ergänzen, ist die Atmung für Pflanzen indirekt ebenso wichtig wie für Organismen, die direkt auf die Atmung angewiesen sind.
Atmungssystem Organe
Bei Menschen und anderen Wirbeltieren strömt sauerstoff- und kohlendioxidhaltige Luft durch Nase und Mund in den Körper hinein und aus ihm heraus. Nach dem Eintritt in den Pharynx oder die Mundhöhle strömt die Luft am Kehldeckel vorbei in den Larynx und schließlich in die Luftröhre oder Luftröhre. Die Luftröhre teilt sich in zwei Hauptbronchien, die in die rechte und linke Lunge eintreten. Schließlich erreicht die Luft die Funktionseinheit der Lunge: die Alveolen. Dies sind winzige, dünnwandige Säcke, über deren Oberfläche Kohlendioxid und Sauerstoff diffundieren können. Kohlendioxid gelangt aus dem Blut, das durch die Lunge fließt, in die Alveolen, während Sauerstoff in die Blutbahn gelangt.
Bei weniger spezialisierten Organismen wie Würmern ist die Funktion der Atemwege einfacher. Gase können einfach über die äußeren Oberflächen des Körpers diffundieren. Die Teile des Atmungssystems variieren je nach Tier. Wasserlebewesen besitzen Kiemenspalten, um Gase mit Wasser auszutauschen, während Insekten ein Netzwerk einfacher Luftröhren enthalten, die Gase von der Oberfläche des Körpers direkt zu den einzelnen Zellen befördern.
Schritte in der Atmung
Auf zellulärer Ebene werden Proteine, Kohlenhydrate und Fette in kleine Moleküle wie Glucose zerlegt, die einer Glykolyse unterzogen werden. Bei diesem Verfahren wird jedes Glucosemolekül mit sechs Kohlenstoffatomen in einer Reihe von Schritten in zwei Pyruvatmoleküle mit drei Kohlenstoffatomen zerlegt, wodurch eine kleine Energiemenge in Form von zwei ATP- und zwei NADH-Molekülen erhalten wird. Diese Reihe von Reaktionen erfordert keinen Sauerstoff und wird daher als anaerobe Atmung bezeichnet.
Die beiden Pyruvatmoleküle können in Gegenwart von Sauerstoff eine weitere Reihe von Reaktionen eingehen, was zur Freisetzung von signifikant mehr ATP über die Elektronentransportkette führt. Diese aerobe Atmung führt zur Freisetzung von Kohlendioxid und Wasserdampf, die beide ausgeatmet oder auf andere Weise in die Umwelt abgegeben werden. Diese Prozesse finden kontinuierlich in allen Organismen statt, um sie am Leben zu erhalten und grundlegende Stoffwechselprozesse normal ablaufen zu lassen.
Atmung und Photosynthese
Die Atmung nimmt Sauerstoff und Glukose auf und wandelt sie in Wasser und Kohlendioxid um. Die Photosynthese verwendet Kohlendioxid und Wasser, um Glukose für den Pflanzenbedarf zu synthetisieren, und setzt Sauerstoff frei. Angesichts des enormen Volumens an Pflanzen- und Tierleben weltweit ist es sicher, dass, wenn heute alle Pflanzen verschwinden würden, Tiere bald absterben würden und umgekehrt.
Pflanzen können atmen, und zwar im Dunkeln, wenn die Photosynthese ruht. Zu diesen Zeiten bauen die Pflanzen einen Teil der Glukose ab, die sie für das Wachstum und andere Prozesse hergestellt haben. Wenn dann wieder Sonnenlicht zur Verfügung steht, kehrt die Pflanze zu einer Nettoakkumulation von Glukose zurück und setzt über die Photosynthese Sauerstoff frei.