Körperzellen verwenden Sauerstoff, um die in der Nahrung gespeicherte Energie in eine nutzbare Form zu überführen. Dieser Prozess, der als Zellatmung bezeichnet wird, ermöglicht es den Zellen, Energie zu nutzen, um lebenswichtige Funktionen wie z als Muskelkraft (einschließlich unwillkürlicher Muskeln wie das Herz) und die Bewegung von Materialien in und aus Zellen. Ohne Sauerstoff im Körper können Zellen für einen begrenzten Zeitraum funktionieren; Langfristiger Sauerstoffmangel führt zum Zelltod und schließlich zum Tod des Organismus.
Glykolyse in der Atmung
Zellen verwenden Sauerstoff, um die Zellatmung zu unterstützen. Diese Art der Atmung, die als aerobe Zellatmung bezeichnet wird, wandelt gespeicherte Energie in eine nutzbare Form um, hauptsächlich durch die Reaktion von Glucose und Sauerstoff über ein Zwischenprodukt. Die erste Stufe der aeroben Zellatmung, die Glykolyse, kann ohne Sauerstoff durchgeführt werden. Wenn jedoch kein Sauerstoff vorhanden ist, kann die Zellatmung über dieses Stadium hinaus nicht fortgesetzt werden.
Bei der Glykolyse wird Glukose in ein kohlenstoffbasiertes Molekül namens Pyruvat umgewandelt. Während dieses Prozesses werden zwei Moleküle Adenosinsetriphosphat (ATP) erzeugt, ein Nukleotid, das den Zellen Energie liefert.
Pyruvat wird weiter in losen Kohlenstoff und Wasserstoff zerlegt, die sich mit Sauerstoff zu Kohlendioxid und NADH (einem Elektronentransportmolekül) verbinden können. Wenn kein Sauerstoff vorhanden ist, durchläuft das abgebaute Pyruvat einen Prozess namens Fermentation, bei dem Milchsäure entsteht.
Elektronentransportkette
Sauerstoff ist wichtig für den dritten Schritt des aeroben Zellatmungszyklus. Während dieses Schrittes transportieren Elektronentransportmoleküle Elektronen zu den Zellen, wo sie geerntet und für die ATP-Produktion verwendet werden. Nachdem die Elektronen verwendet wurden, verbinden sie sich mit Sauerstoff und Wasserstoff zu Wasser und werden aus dem Körper ausgeschieden.
Wenn während dieses Schrittes kein Sauerstoff vorhanden wäre, würden sich Elektronen im System aufbauen. Bald würde die Elektronentransportkette verstopfen und die ATP-Produktion würde aufhören. Dies würde zum Zelltod und zum Tod des Organismus führen.
Hämoglobin im Blut
Hämoglobin oder rote Blutkörperchen sind in erster Linie Sauerstofftransporter. Diese Zellen erhalten Sauerstoff, wenn Luft durch die Lunge eingeatmet wird. Sauerstoff bindet sich an diese Zellen, die ihn dann zum Herzen transportieren. Das Herz zirkuliert das sauerstoffreiche Blut zu den Zellen im ganzen Körper während des Prozesses der Zellatmung.
Vorübergehender Entzug
Beim Sport kann der Körper den Sauerstoff schneller verbrauchen, als er den Zellen zugeführt werden kann. Dies führt zu einem vorübergehenden Sauerstoffmangel. Muskelzellen können in diesem Fall für eine begrenzte Zeit anaerob (airless) atmen. Anaerobe Atmung erzeugt Milchsäure, die sich in den Muskeln ansammelt und Krämpfe und Müdigkeit verursacht.
Entbehrung und Tod
Wird den Zellen über einen längeren Zeitraum Sauerstoff entzogen, kann der Organismus nicht überleben. Elektronen bauen sich im Elektronentransportsystem auf und stoppen die Produktion von ATP. Ohne ATP können Zellen keine lebenswichtigen Funktionen wie das Halten des Herzschlags und die Ein- und Auswärtsbewegung der Lunge ausführen. Der Organismus wird bald das Bewusstsein verlieren und sterben, wenn der Sauerstoff nicht schnell wiederhergestellt wird.