מה תאי גופנו עושים עם חמצן?

תאי הגוף משתמשים בחמצן כדי להעביר אנרגיה המאוחסנת במזון לצורה שמישה. תהליך זה, הנקרא נשימה תאית, מאפשר לתאים לרתום אנרגיה לביצוע פונקציות חיוניות כאלה כשרירים מפעילים (כולל שרירים לא רצוניים כמו הלב) ותנועת חומרים פנימה והחוצה תאים. ללא חמצן בגוף, התאים יכולים לתפקד לתקופה מוגבלת; דלדול חמצן לטווח הארוך מוביל למוות של תאים ולבסוף למוות של האורגניזם.

תאים משתמשים בחמצן כדי לסייע בנשימה תאית. סוג זה של נשימה, הנקרא נשימה תאית אירובית, ממיר אנרגיה מאוחסנת לצורה שמישה, בעיקר על ידי תגובה גלוקוז וחמצן דרך ביניים. השלב הראשון של נשימה תאית אירובית, גליקוליזה, יכול להתבצע ללא חמצן. עם זאת, אם חמצן אינו קיים, נשימה תאית אינה יכולה להמשיך מעבר לשלב זה.

בגליקוליזה, גלוקוז הופך למולקולה מבוססת פחמן הנקראת פירובט. שתי מולקולות של אדנוזינק טרי פוספט (ATP), נוקלאוטיד המספק אנרגיה לתאים, נוצרות במהלך תהליך זה.

פירובט מתפרק עוד יותר לפחמן ומימן רופפים, אשר יכולים לשלב חמצן ליצירת פחמן דו חמצני ו- NADH (מולקולת הובלת אלקטרונים). אם אין חמצן, פירובט המפורק עובר תהליך הנקרא תסיסה, המייצר חומצה לקטית.

חמצן חשוב לשלב השלישי של מחזור הנשימה התאית האירובית. במהלך שלב זה, מולקולות הובלת אלקטרונים מובילות אלקטרונים לתאים, שם הם נקצרים ומשמשים לייצור ATP. לאחר השימוש באלקטרונים הם משתלבים עם חמצן ומימן ליצירת מים ומסולקים מהגוף.

אם חמצן לא היה קיים במהלך שלב זה, אלקטרונים היו מצטברים במערכת. עד מהרה שרשרת הובלת האלקטרונים תסתם וייצור ה- ATP יפסיק. זה יוביל למוות של תאים ולמוות האורגניזם.

המוגלובין, או תאי דם אדומים, הם בעיקר מובילים של חמצן. תאים אלה מקבלים חמצן כאשר האוויר מונשם דרך הריאות. חמצן קושר את עצמו לתאים אלה, אשר לאחר מכן נושאים אותו ללב. הלב מפיץ את הדם המחומצן לתאים בכל הגוף בתהליך הנשימה התאית.

בזמן פעילות גופנית, הגוף עלול לרוקן חמצן מהר יותר מכפי שאפשר לקחת אותו לתאים. זה גורם למחסור זמני בחמצן. תאי שריר יכולים לבצע נשימה אנאירובית (ללא אוויר) למשך זמן מוגבל כאשר זה קורה. נשימה אנאירובית מייצרת חומצה לקטית, המצטברת בשרירים וגורמת להתכווצויות ועייפות.

אם מונעת תאים מחמצן לתקופה ארוכה, האורגניזם אינו יכול לשרוד. אלקטרונים מצטברים במערכת הובלת האלקטרונים, ועוצרים את ייצור ה- ATP. ללא ATP, תאים אינם יכולים לבצע פונקציות חיוניות כגון שמירה על פעימות הלב והריאות הנעות פנימה והחוצה. האורגניזם יאבד בקרוב את הכרתו והוא ימות אם החמצן לא יוחזר במהירות.