Anaerobik (oksijensiz) solunum yapan canlılar hariç diğer tüm organizmalar yaşamsal faaliyetlerini sürdürebilmek için oksijene gereksinim duyar. Çünkü yaşamsal faaliyetlerin devamı için gerekli olan ATP enerjisi oksijenli solunumla elde edilir.
Organik besinlerin hücrede yıkılarak ATP oluşturulmasına hücresel solunum denir. Hayatsal faaliyetlerin devamı ATP’nin varlığına bağlı olduğuna göre hücresel solunum tüm canlılarda gece gündüz kesintisiz devam eden bir olaydır.
Bazı mikroorganizmalar ve iç parazitler organik besin maddelerini oksijen kullanmadan yıkarak gerekli ATP’yi sentezler (fermentasyon). Oksijenli solunumla bir glikoz molekülünden elde edilen net ATP miktarı 38 iken, oksijensiz solunumla elde edilen net ATP miktarı 2’dir. Evrimsel basamağa göre ilk oluşan canlıların ilkel ve gelişmemiş olduğu düşünülürse bu canlıların ATP ihtiyacının az olabileceği kesindir. Bir de heterotrof hipotezine göre ilk atmosfer koşullarında oksijen ya hiç yoktu yada çok azdı. Buna göre ilk atmosfer koşullarında oluşan canlılar oksijensiz (anaerobik) solunum yapmalıydı. Oksijensiz solunum yapan bu canlılardan da fotosentetik canlılar evrimleşince ortama oksijen verildi ve okijenli solunum yapan canlılar
evrimleşti. Yine heterotrof hipotezine göre ortamda oksijen birikimiyle ozon tabakası oluştu ve oluşan ozon güneşten gelen radyoaktif ışınların yeryüzüne ulaşmasını engelledi. Böylece karasal hayat başladı.
SüngerlerTek hücreli ve koloni gibi organizmalarda her bir hücre çevre ile doğrudan bağlantılı olduğu için bunlarda hücresel oksijen ihtiyacı doğrudan çevreden karşılanabilir. Bu canlılarda O2'nin alınması ve solunum sonucu oluşan CO2'nin dışarı atılması difüzyonla vücut yüzeyinden gerçekleştirilir.
Çok hücrelilerde ise alınan O2'nin canlının her bir hücresine ulaştırılması için vücut yüzeyi yetersiz kaldığından bu canlılarda özelleşmiş solunum sistemleri evrimleşmiştir.
Solunum sistemine sahip canlılarda solunum organı ile çevre arasında yapılan gaz alışverişine dış solunum, solunum sistemi ile hücreler arasında yapılan gaz alışverişine de iç solunum denir.
Unutulmamalıdır ki gazların aktif taşıması yoktur! Bu nedenle gazların taşınması difüzyonla gerçekleşir. Bu nedenle gazların taşınması sırasında ATP harcanmaz.
Bitkilerde özelleşmiş bir solunum organı ve sistemi olmamakla beraber, solunum olayında görevli en önemli yapı yapraklardır.
Bitkilerde stoma hücreleri ve çok yıllık bitki gövdelerinde bulunan lentisellerle alınan O2 hücreler arası boşluklarda difüze olur ve bitki hücrelerine ulaştırılır. CO2 de aynı yolla dışarı atılır veya şartlar elverişli ise fotosentezde kullanılır.
Hücresel solunumda oluşan karbondioksit ve su fotosentezde; fotosentez sonucu oluşan besin ve oksijende hücre solunumunda kullanılır. Ancak ışık varlığında fotosentez hızı genellikle solunum hızından fazla olduğu için oksijenin fazlası atmosfere verilir. Karanlık ortamda fotosentez gerçeklemediği için bitki dış ortamdan oksijen alırken dış ortama karbondioksit verir.
