Содержание
Клетки организма используют кислород для передачи энергии, хранящейся в пище, в полезную форму.Этот процесс, который называется клеточным дыханием, позволяет клеткам использовать энергию для выполнения жизненно важных функций, таких как питание мышц (включая непроизвольные мышцы, такие как сердце) и перемещение материалов внутрь и из клеток. Без кислорода в организме клетки могут функционировать в течение ограниченного периода времени; длительное истощение кислорода приводит к гибели клеток и в конечном итоге к гибели организма.
Гликолиз в дыхании
Клетки используют кислород, чтобы помочь в клеточном дыхании. Этот тип дыхания, называемый аэробным клеточным дыханием, преобразует накопленную энергию в пригодную для использования форму, главным образом путем взаимодействия глюкозы и кислорода через промежуточное соединение. Первая стадия аэробного клеточного дыхания, гликолиз, может быть выполнена без кислорода. Однако, если кислорода нет, клеточное дыхание не может продолжаться после этой стадии.
При гликолизе глюкоза превращается в молекулу на основе углерода, которая называется пируват. В ходе этого процесса генерируются две молекулы аденозин трифосфата (АТФ), нуклеотида, который обеспечивает энергию для клеток.
Пируват далее расщепляется на рыхлый углерод и водород, которые могут соединяться с кислородом, образуя диоксид углерода и NADH (молекула переноса электронов). Если кислорода нет, расщепленный пируват проходит процесс, называемый брожением, в результате которого образуется молочная кислота.
Электронная транспортная цепь
Кислород важен для третьего этапа цикла аэробного клеточного дыхания. На этом этапе молекулы переноса электронов переносят электроны в клетки, где их собирают и используют для производства АТФ. После использования электронов они соединяются с кислородом и водородом, образуя воду, и выводятся из организма.
Если бы кислород не присутствовал на этом этапе, электроны накапливались бы в системе. Вскоре цепь переноса электронов будет засорена, и производство АТФ прекратится. Это привело бы к гибели клеток и гибели организма.
Гемоглобин в крови
Гемоглобин, или эритроциты, в основном являются переносчиками кислорода. Эти клетки получают кислород, когда воздух вдыхается через легкие. Кислород связывается с этими клетками, которые затем переносят его к сердцу. Сердце циркулирует насыщенную кислородом кровь по клеткам всего тела в процессе клеточного дыхания.
Временное лишение
При физической нагрузке организм может истощать кислород быстрее, чем он поступает в клетки. Это вызывает временную кислородную недостаточность. Мышечные клетки могут выполнять анаэробное (безвоздушное) дыхание в течение ограниченного периода времени, когда это происходит. Анаэробное дыхание вырабатывает молочную кислоту, которая накапливается в мышцах, вызывая спазмы и усталость.
Лишение и смерть
Если клетки лишены кислорода в течение длительного периода, организм не может выжить. Электроны накапливаются в системе транспорта электронов, останавливая производство АТФ. Без АТФ клетки не могут выполнять жизненно важные функции, такие как поддержание сердцебиения и легкие, движущиеся внутрь и наружу. Организм скоро потеряет сознание и умрет, если кислород не будет быстро восстановлен.