Lichaamscellen gebruiken zuurstof om de in voedsel opgeslagen energie om te zetten in een bruikbare vorm. Dit proces, dat cellulaire ademhaling wordt genoemd, stelt de cellen in staat om energie te gebruiken om vitale functies uit te voeren, zoals: zoals het aandrijven van spieren (inclusief onwillekeurige spieren zoals het hart) en de beweging van materialen in en uit cellen. Zonder zuurstof in het lichaam kunnen cellen voor een beperkte periode functioneren; langdurige zuurstofdepletie leidt tot celdood en uiteindelijk de dood van het organisme.
Glycolyse bij de ademhaling
Cellen gebruiken zuurstof om te helpen bij cellulaire ademhaling. Dit type ademhaling, aërobe cellulaire ademhaling genoemd, zet opgeslagen energie om in een bruikbare vorm, voornamelijk door glucose en zuurstof te laten reageren via een tussenproduct. De eerste fase van aërobe cellulaire ademhaling, glycolyse, kan zonder zuurstof worden uitgevoerd. Als er echter geen zuurstof aanwezig is, kan de cellulaire ademhaling niet verder gaan dan dit stadium.
Bij glycolyse wordt glucose omgezet in een op koolstof gebaseerd molecuul dat pyruvaat wordt genoemd. Tijdens dit proces worden twee moleculen adenosinsetrifosfaat (ATP), een nucleotide dat energie levert aan cellen, gegenereerd.
Pyruvaat wordt verder afgebroken tot losse koolstof en waterstof, die zich met zuurstof kunnen combineren tot koolstofdioxide en NADH (een elektronentransportmolecuul). Als er geen zuurstof aanwezig is, doorloopt het afgebroken pyruvaat een proces dat fermentatie wordt genoemd en dat melkzuur produceert.
Elektronen transportketen
Zuurstof is belangrijk voor de derde stap van de aerobe cellulaire ademhalingscyclus. Tijdens deze stap dragen elektronentransportmoleculen elektronen naar de cellen, waar ze worden geoogst en gebruikt voor ATP-productie. Nadat de elektronen zijn gebruikt, combineren ze met zuurstof en waterstof om water te vormen en worden ze uit het lichaam verwijderd.
Als er tijdens deze stap geen zuurstof aanwezig was, zouden elektronen zich ophopen in het systeem. Al snel zou de elektronentransportketen verstopt raken en zou de ATP-productie stoppen. Dit zou leiden tot celdood en de dood van het organisme.
Hemoglobine in het bloed
Hemoglobine, of rode bloedcellen, zijn voornamelijk transporteurs van zuurstof. Deze cellen krijgen zuurstof als lucht via de longen wordt ingeademd. Zuurstof bindt zich aan deze cellen, die het vervolgens naar het hart transporteren. Het hart circuleert het zuurstofrijke bloed naar cellen door het hele lichaam tijdens het proces van cellulaire ademhaling.
Tijdelijke ontbering
Tijdens het sporten kan het lichaam zuurstof sneller uitputten dan het naar de cellen kan worden gebracht. Dit veroorzaakt een tijdelijk zuurstoftekort. Spiercellen kunnen gedurende een beperkte tijd anaërobe (luchtloze) ademhaling uitvoeren wanneer dit gebeurt. Anaërobe ademhaling genereert melkzuur, dat zich ophoopt in de spieren en krampen en vermoeidheid veroorzaakt.
Ontbering en dood
Als cellen gedurende lange tijd geen zuurstof krijgen, kan het organisme niet overleven. Elektronen hopen zich op in het elektronentransportsysteem, waardoor de productie van ATP wordt stopgezet. Zonder ATP kunnen cellen geen vitale functies uitvoeren, zoals het hart laten kloppen en de longen in en uit laten bewegen. Het organisme zal snel het bewustzijn verliezen en zal sterven als de zuurstof niet snel wordt hersteld.