Τι κάνουν τα κύτταρα του σώματός μας με οξυγόνο;

Τα κύτταρα του σώματος χρησιμοποιούν οξυγόνο για τη μεταφορά ενέργειας που είναι αποθηκευμένη στα τρόφιμα σε μια χρησιμοποιήσιμη μορφή. Αυτή η διαδικασία, η οποία ονομάζεται κυτταρική αναπνοή, επιτρέπει στα κύτταρα να αξιοποιούν την ενέργεια για να εκτελούν ζωτικές λειτουργίες όπως ως δύναμη των μυών (συμπεριλαμβανομένων των ακούσιων μυών όπως η καρδιά) και η κίνηση των υλικών μέσα και έξω από κύτταρα. Χωρίς οξυγόνο στο σώμα, τα κύτταρα μπορούν να λειτουργήσουν για περιορισμένο χρονικό διάστημα. Η μακροχρόνια εξάντληση οξυγόνου οδηγεί σε κυτταρικό θάνατο και τελικά θάνατο του οργανισμού.

Τα κύτταρα χρησιμοποιούν οξυγόνο για να βοηθήσουν στην κυτταρική αναπνοή. Αυτός ο τύπος αναπνοής, που ονομάζεται αερόβια κυτταρική αναπνοή, μετατρέπει την αποθηκευμένη ενέργεια σε χρησιμοποιήσιμη μορφή, κυρίως με αντίδραση γλυκόζης και οξυγόνου μέσω ενός ενδιάμεσου. Το πρώτο στάδιο της αερόβιας κυτταρικής αναπνοής, η γλυκόλυση, μπορεί να πραγματοποιηθεί χωρίς οξυγόνο. Ωστόσο, εάν δεν υπάρχει οξυγόνο, η κυτταρική αναπνοή δεν μπορεί να συνεχιστεί μετά από αυτό το στάδιο.

Στη γλυκόλυση, η γλυκόζη μετατρέπεται σε ένα μόριο με βάση τον άνθρακα που ονομάζεται πυροσταφυλικό. Δύο μόρια τρι-φωσφορικής αδενοσίνης (ΑΤΡ), ένα νουκλεοτίδιο που παρέχει ενέργεια στα κύτταρα, παράγονται κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας.

Το πυροσταφυλικό διασπάται περαιτέρω σε χαλαρό άνθρακα και υδρογόνο, τα οποία μπορούν να συνδυαστούν με οξυγόνο για να δημιουργήσουν διοξείδιο του άνθρακα και NADH (ένα μόριο μεταφοράς ηλεκτρονίων). Εάν δεν υπάρχει οξυγόνο, το διαλυμένο πυροσταφυλικό διέρχεται μια διαδικασία που ονομάζεται ζύμωση, η οποία παράγει γαλακτικό οξύ.

Το οξυγόνο είναι σημαντικό για το τρίτο βήμα του κύκλου αερόβιας κυτταρικής αναπνοής. Κατά τη διάρκεια αυτού του σταδίου, τα μόρια μεταφοράς ηλεκτρονίων μεταφέρουν ηλεκτρόνια στα κύτταρα, όπου συλλέγονται και χρησιμοποιούνται για παραγωγή ΑΤΡ. Μετά τη χρήση των ηλεκτρονίων, συνδυάζονται με οξυγόνο και υδρογόνο για να σχηματίσουν νερό και απομακρύνονται από το σώμα.

Εάν δεν υπήρχε οξυγόνο κατά τη διάρκεια αυτού του σταδίου, τα ηλεκτρόνια θα συσσωρεύονταν στο σύστημα. Σύντομα η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων θα φραγτεί και η παραγωγή ATP θα σταματήσει. Αυτό θα οδηγούσε σε κυτταρικό θάνατο και θάνατο του οργανισμού.

Η αιμοσφαιρίνη, ή τα ερυθρά αιμοσφαίρια, είναι κυρίως μεταφορείς οξυγόνου. Αυτά τα κύτταρα λαμβάνουν οξυγόνο καθώς ο αέρας εισπνέεται μέσω των πνευμόνων. Το οξυγόνο συνδέεται με αυτά τα κύτταρα, τα οποία στη συνέχεια το μεταφέρουν στην καρδιά. Η καρδιά κυκλοφορεί το οξυγονωμένο αίμα σε κύτταρα σε όλο το σώμα κατά τη διαδικασία της κυτταρικής αναπνοής.

Κατά την άσκηση, το σώμα μπορεί να καταστρέψει οξυγόνο γρηγορότερα από ό, τι μπορεί να μεταφερθεί στα κύτταρα. Αυτό προκαλεί προσωρινή στέρηση οξυγόνου. Τα μυϊκά κύτταρα μπορούν να εκτελέσουν αναερόβια (χωρίς αέρα) αναπνοή για περιορισμένο χρονικό διάστημα όταν συμβαίνει αυτό. Η αναερόβια αναπνοή δημιουργεί γαλακτικό οξύ, το οποίο συσσωρεύεται στους μύες, προκαλώντας κράμπες και κόπωση.

Εάν τα κύτταρα στερούνται οξυγόνου για μεγάλο χρονικό διάστημα, ο οργανισμός δεν μπορεί να επιβιώσει. Τα ηλεκτρόνια συσσωρεύονται στο σύστημα μεταφοράς ηλεκτρονίων, διακόπτοντας την παραγωγή ATP. Χωρίς ATP, τα κύτταρα δεν μπορούν να εκτελέσουν ζωτικές λειτουργίες όπως η διατήρηση της καρδιάς και οι πνεύμονες να κινούνται μέσα και έξω. Ο οργανισμός θα χάσει σύντομα τη συνείδησή του και θα πεθάνει εάν το οξυγόνο δεν αποκατασταθεί γρήγορα.