Keharakud kasutavad hapnikku toidus salvestatud energia ülekandmiseks kasutatavasse vormi. See protsess, mida nimetatakse rakuhingamiseks, võimaldab rakkudel rakendada energiat selliste elutähtsate funktsioonide täitmiseks lihaste (sh tahtmatud lihased nagu süda) ja materjalide liikumisena sisse ja välja rakke. Ilma hapnikuta kehas võivad rakud toimida piiratud aja jooksul; pikaajaline hapnikuvaegus põhjustab rakusurma ja lõpuks organismi surma.
Glükolüüs hingamisel
Rakud kasutavad rakuhingamise abistamiseks hapnikku. Seda tüüpi hingamine, mida nimetatakse aeroobseks rakuhingamiseks, muudab salvestatud energia kasutatavaks vormiks, reageerides peamiselt glükoosi ja hapniku vaheühendi kaudu. Aeroobse rakuhingamise esimese etapi, glükolüüsi, saab läbi viia ilma hapnikuta. Kui aga hapnikku pole, ei saa rakuline hingamine sellest etapist edasi minna.
Glükolüüsil muundatakse glükoos süsinikupõhiseks molekuliks, mida nimetatakse püruvaadiks. Selle protsessi käigus tekib kaks adenosiini trifosfaadi (ATP) molekuli - nukleotiidi, mis annab rakkudele energiat.
Püruvaat jaguneb edasi lahtiseks süsinikuks ja vesinikuks, mis võib koos hapnikuga tekitada süsinikdioksiidi ja NADH (elektronide transpordimolekul). Kui hapnikku pole, läbib lagundatud püruvaat protsessi, mida nimetatakse fermentatsiooniks ja mis toodab piimhapet.
Elektronide transpordikett
Hapnik on oluline aeroobse rakuhingamise tsükli kolmandas etapis. Selles etapis kannavad elektronide transpordimolekulid elektronid rakkudesse, kus need kogutakse ja kasutatakse ATP tootmiseks. Pärast elektronide kasutamist ühenduvad nad hapniku ja vesinikuga, moodustades vett ja elimineeritakse kehast.
Kui selle etapi ajal hapnikku ei oleks, koguneksid elektronid süsteemi. Varsti ummistub elektronide transpordiahel ja ATP tootmine lõpetatakse. See tooks kaasa rakusurma ja organismi surma.
Hemoglobiin veres
Hemoglobiin ehk punased verelibled on peamiselt hapniku kandjad. Need rakud saavad hapnikku, kui õhku kopsude kaudu sisse hingatakse. Hapnik seob end nende rakkudega, mis kannavad seda seejärel südamesse. Süda ringleb hapnikuga varustatud verd rakuhingamise käigus kogu keha rakkudes.
Ajutine äravõtmine
Treeningu ajal võib keha hapnikku tühjendada kiiremini kui rakkudesse viia. See põhjustab ajutist hapnikuvaegust. Lihasrakud võivad anaeroobset (õhuvaba) hingamist teostada piiratud aja jooksul, kui see juhtub. Anaeroobne hingamine tekitab piimhapet, mis koguneb lihastesse, põhjustades krampe ja väsimust.
Puudus ja surm
Kui rakkudest jääb pikaks ajaks hapnikupuudus, ei suuda organism ellu jääda. Elektronid kogunevad elektronide transpordisüsteemi, peatades ATP tootmise. Ilma ATP-ta ei saa rakud täita elutähtsaid funktsioone, näiteks hoida südame peksmist ja kopse sisse ja välja liikuda. Organism kaotab peagi teadvuse ja sureb, kui hapnikku ei taastata kiiresti.