主な違い – 呼吸と呼吸
ブドウ糖のような単純な有機化合物は、生きている細胞によってエネルギーを得るために酸化されます。
この過程では酸素ガスが必要で、二酸化炭素は老廃物として排出されます。
酸素と二酸化炭素が呼吸膜で交換されることをガス交換という。
吸気により酸素を多く含む空気を肺に取り込み、呼気により二酸化炭素を多く含む空気を大気中に排出する。
呼吸と呼吸の大きな違いは、呼吸が筋肉運動によって二酸化炭素を体外に排出しながら新鮮な空気を肺に送る機械的プロセスであるのに対し、呼吸は単純な有機化合物を酸化してATPの形で化学エネルギーを取り出す細胞的プロセスである点です。
本稿では
- 呼吸とは何か
– 定義、プロセス、機能 - 呼吸とは
– 定義、プロセス、機能 - 呼吸と呼吸の違いとは？
呼吸とは何か
呼吸とは、肺に空気を出し入れする物理的なプロセスです。
哺乳類では肺から酸素を体内に取り込み、二酸化炭素を体外に排出する。
魚類のエラや節足動物の気門でも呼吸が行われている。
肺の呼吸は肺換気とも呼ばれ、吸気（息を吸うこと）と呼気（息を吐くこと）によって行われる。
吸気と呼気の両方は、横隔膜の働きによって調節されている。
吸入
吸気時には横隔膜が収縮して下方に移動し、胸腔内の空間が広がります。
肋骨の間にある肋間筋も収縮し、胸郭を上方および外側に引っ張る。
この2つの働きによって肺が拡張され、鼻や口から肺胞まで空気が吸い上げられる。
肺胞は薄い壁の気嚢で、肺胞と血液の毛細血管との間のガス交換を促進する。
ヘモグロビンなどの酸素輸送性金属タンパク質は、血液中の酸素を代謝組織に送り込み、そこで酸素が細胞呼吸に使われるのに関与している。
呼気
呼吸の際、老廃物として二酸化炭素が発生し、体外に排出されます。
二酸化炭素は血しょうに溶けて肺に運ばれる。
二酸化炭素の一部は、ヘモグロビンによっても運ばれる。
横隔膜が弛緩して上方に移動すると、肋間筋も弛緩して胸腔内の空間が狭くなる。
胸腔が収縮すると、二酸化炭素を多く含む空気が肺から押し出され、呼気と呼ばれる過程を経て、肺から排出される。
図1: 吸気と呼気
呼吸とは
呼吸とは、エネルギーを得るために単純な有機化合物を酸化させる生化学的プロセスです。
植物や藻類のような独立栄養生物は、光合成によってグルコースのような単純な有機化合物を生成する。
従属栄養生物は、これらの有機化合物を必要なエネルギーに利用する。
呼吸は脱力系のプロセスです。
真核生物では、呼吸は細胞質およびミトコンドリア内で行われる。
呼吸は、解糖、クエン酸サイクル、酸化的リン酸化の3つの段階で行われる。
解糖では、グルコースは細胞質で2つのピルビン酸分子に分解される。
ピルビン酸はさらに酸化されて二酸化炭素と水になり、アセチルCoAが生成され、ミトコンドリアへ輸送される。
このアセチル-CoAはクエン酸サイクルに入り、二酸化炭素と電子を放出して順次分解され、アクセプター分子に付加される。
クエン酸サイクルはクレブスサイクルとも呼ばれ、ミトコンドリアのマトリックスで行われる。
酸化的リン酸化の際、アクセプター分子は電子を落とし、水素イオンを汲み上げて勾配圧を発生させる。
ミトコンドリア膜にあるATP合成酵素は、水素イオンの勾配圧を利用して、グルコース1分子あたり32個のATP分子を発生させる。
原核生物では、呼吸は細胞質で行われる。
独立栄養生物と従属栄養生物における呼吸の関係を図2に示す。
図2：独立栄養生物と従属栄養生物
呼吸と息づかいの違い
定義
呼吸：呼吸は、新鮮な空気を肺に送り込み、筋肉運動によって二酸化炭素を体外に排出する機械的プロセスです。
呼吸。
呼吸は、グルコースなどの単純な有機化合物を酸化させ、ATPの形で化学エネルギーを解放する細胞プロセスです。
プロセスの種類
呼吸：呼吸は物理的なプロセスです。
呼吸。
呼吸は生化学的なプロセスです。
意義
呼吸：呼吸によって酸素を供給し、二酸化炭素を排出する。
呼吸をする。
呼吸により、エネルギーがATPとして放出される。
発生状況
呼吸：動物や節足動物の一部で呼吸が観察されることがあります。
呼吸。
地球上のすべての生物で呼吸が見られる。
メカニズム
呼吸：拡散によって呼吸が行われる。
呼吸をする。
酸化により呼吸する。
ボランタリー／インボランタリー・アクション
呼吸：呼吸は自発的な行為です。
呼吸。
呼吸は不随意運動です。
細胞内/細胞外プロセス
呼吸：呼吸は細胞外プロセスです。
呼吸。
呼吸は細胞内プロセスです。
ステージ
呼吸：息を吸って、吐いて、呼吸をする。
呼吸。
呼吸は解糖とクレブスサイクルによって行われる。
ATP
呼吸：呼吸はATPを使う。
呼吸をする。
呼吸によりATPが放出される。
レギュレーション
呼吸：呼吸は横隔膜によって調節される。
呼吸。
呼吸は多くの酵素によって調節されている。
結論
呼吸と呼吸は、細胞エネルギーの生産に関わる2つのプロセスです。
呼吸は、肺、鰓、気門などの特殊な器官が関与する生理的なプロセスです。
空気を取り込んだり、放出したりすることでガス交換を促進する。
酸素は血液中に取り込まれ、二酸化炭素は血液から排出される。
酸素と二酸化炭素は、呼吸に関与する2つの気体です。
呼吸は生化学的プロセスであり、グルコースなどの単純な有機化合物を酸化し、ATPの形でエネルギーを生成する。
酸素は呼吸に必要であり、二酸化炭素は廃棄物として発生する。
しかし、呼吸と呼吸の主な違いは、生物におけるそれぞれのプロセスの仕組みと機能にある。
参考にしてください。
1. “呼吸をするとどうなるの？” 国立心肺血液研究所。
U.S. Department of Health and Human Services, 17 July 2012. ウェブ。
2017年5月28日付。
2. “呼吸器系、呼吸、呼吸のプロセス” Www.DrStandley.com. N.p., n.d. Web. 2017年5月28日付。
