Lors de l'inhalation, le système respiratoire aspire de l'air riche en oxygène par le nez ou la bouche. L’air descend dans la trachée et pénètre dans les poumons, où il atteint de minuscules sacs appelés alvéoles. Ici, les molécules d’oxygène se diffusent à travers les fines parois alvéolaires dans la circulation sanguine.
L’expiration suit l’inspiration. Les muscles impliqués dans la respiration, principalement le diaphragme et les muscles intercostaux, se détendent. Cette relaxation réduit le volume des poumons, provoquant l'expulsion de l'air qu'ils contiennent. Lors de l'expiration, le dioxyde de carbone, un déchet de la respiration cellulaire, est libéré de la circulation sanguine dans les alvéoles puis expiré.
La respiration cellulaire, quant à elle, se produit au sein des cellules et implique la dégradation du glucose, un type de sucre, pour libérer de l'énergie. Le processus comprend trois étapes principales :la glycolyse, le cycle de Krebs (cycle de l'acide citrique) et la phosphorylation oxydative.
La glycolyse a lieu dans le cytoplasme de la cellule. Lors de la glycolyse, le glucose est décomposé en deux molécules de pyruvate. Cette étape produit une petite quantité d’énergie sous forme d’ATP (adénosine triphosphate), la monnaie énergétique de la cellule, ainsi que de NADH (nicotinamide adénine dinucléotide) et FADH2 (flavine adénine dinucléotide), molécules porteuses d’énergie.
Le cycle de Krebs se déroule dans les mitochondries de la cellule. Le pyruvate issu de la glycolyse pénètre dans les mitochondries et subit une série de réactions chimiques pour produire du dioxyde de carbone, de l'ATP, du NADH et du FADH2.
Enfin, la phosphorylation oxydative se produit dans la membrane interne des mitochondries. Au cours de cette étape, les électrons de haute énergie transportés par NADH et FADH2 passent le long d’une chaîne de porteurs d’électrons, libérant de l’énergie qui est utilisée pour pomper les ions hydrogène à travers la membrane. Le gradient d’ions hydrogène qui en résulte entraîne la synthèse d’ATP par un processus appelé chimiosmose.
En résumé, la respiration facilite l'échange d'oxygène et de dioxyde de carbone entre l'organisme et son environnement, garantissant ainsi aux cellules un approvisionnement continu en oxygène pour la respiration cellulaire. La respiration cellulaire, à son tour, utilise l'oxygène pour décomposer le glucose et générer de l'énergie sous forme d'ATP, qui alimente divers processus cellulaires essentiels à la vie.
