ماذا تفعل خلايا الجسم بالأكسجين؟

تستخدم خلايا الجسم الأكسجين لنقل الطاقة المخزنة في الطعام إلى شكل قابل للاستخدام. هذه العملية ، التي تسمى التنفس الخلوي ، تسمح للخلايا بتسخير الطاقة لأداء وظائف حيوية مثل كقوة للعضلات (بما في ذلك العضلات اللاإرادية مثل القلب) وحركة المواد داخل وخارج الخلايا. بدون أكسجين في الجسم ، يمكن للخلايا أن تعمل لفترة محدودة ؛ يؤدي استنفاد الأكسجين على المدى الطويل إلى موت الخلايا وفي النهاية موت الكائن الحي.

تستخدم الخلايا الأكسجين للمساعدة في التنفس الخلوي. هذا النوع من التنفس ، المسمى التنفس الخلوي الهوائي ، يحول الطاقة المخزنة إلى شكل قابل للاستخدام ، بشكل رئيسي عن طريق تفاعل الجلوكوز والأكسجين من خلال وسيط. يمكن إجراء المرحلة الأولى من التنفس الخلوي الهوائي ، وهو تحلل السكر ، بدون أكسجين. ومع ذلك ، في حالة عدم وجود الأكسجين ، لا يمكن أن يستمر التنفس الخلوي بعد هذه المرحلة.

في تحلل السكر ، يتم تحويل الجلوكوز إلى جزيء قائم على الكربون يسمى البيروفات. يتم خلال هذه العملية تكوين جزيئين من ثلاثي فوسفات الأدينوزين (ATP) ، وهو نيوكليوتيد يوفر الطاقة للخلايا.

يتم تقسيم البيروفات بشكل أكبر إلى كربون وهيدروجين سائب ، والذي يمكن أن يتحد مع الأكسجين لتكوين ثاني أكسيد الكربون و NADH (جزيء نقل الإلكترون). في حالة عدم وجود الأكسجين ، يمر البيروفات المتكسرة بعملية تسمى التخمير ، والتي تنتج حمض اللاكتيك.

الأكسجين مهم للخطوة الثالثة من دورة التنفس الخلوي الهوائية. خلال هذه الخطوة ، تحمل جزيئات نقل الإلكترونات الإلكترونات إلى الخلايا ، حيث يتم حصادها واستخدامها لإنتاج ATP. بعد استخدام الإلكترونات ، تتحد مع الأكسجين والهيدروجين لتكوين الماء ويتم التخلص منها من الجسم.

إذا لم يكن الأكسجين موجودًا خلال هذه الخطوة ، فسوف تتراكم الإلكترونات في النظام. سرعان ما أصبحت سلسلة نقل الإلكترون مسدودة وسيتوقف إنتاج ATP. هذا من شأنه أن يؤدي إلى موت الخلايا وموت الكائن الحي.

الهيموجلوبين ، أو خلايا الدم الحمراء ، هي في الأساس ناقلات للأكسجين. تتلقى هذه الخلايا الأكسجين عندما يتم استنشاق الهواء عبر الرئتين. يرتبط الأكسجين بهذه الخلايا ، والتي تنقله بعد ذلك إلى القلب. يقوم القلب بتوزيع الدم المؤكسج على الخلايا في جميع أنحاء الجسم في عملية التنفس الخلوي.

عند ممارسة الرياضة ، قد يستنفد الجسم الأكسجين بشكل أسرع مما يمكن نقله إلى الخلايا. هذا يسبب الحرمان المؤقت من الأكسجين. يمكن لخلايا العضلات إجراء التنفس اللاهوائي لفترة محدودة من الوقت عند حدوث ذلك. يولد التنفس اللاهوائي حمض اللاكتيك الذي يتراكم في العضلات مسبباً التقلصات والتعب.

إذا حُرمت الخلايا من الأكسجين لفترة طويلة ، فلن يتمكن الكائن الحي من البقاء. تتراكم الإلكترونات في نظام نقل الإلكترون ، مما يوقف إنتاج ATP. بدون ATP ، لا تستطيع الخلايا أداء الوظائف الحيوية مثل الحفاظ على نبض القلب وتحرك الرئتين للداخل والخارج. سيفقد الكائن الحي وعيه قريبًا ويموت إذا لم تتم استعادة الأكسجين بسرعة.