Клетки организма используют кислород для передачи энергии, хранящейся в пище, в пригодную для использования форму. Этот процесс, который называется клеточным дыханием, позволяет клеткам использовать энергию для выполнения таких жизненно важных функций. как приводящие в действие мышцы (включая непроизвольные мышцы, такие как сердце), а также перемещение материалов внутрь и наружу клетки. Без кислорода в организме клетки могут функционировать в течение ограниченного периода времени; длительное кислородное голодание приводит к гибели клеток и, в конечном итоге, гибели организма.
Гликолиз при дыхании
Клетки используют кислород, чтобы помочь клеточному дыханию. Этот тип дыхания, называемый аэробным клеточным дыханием, преобразует накопленную энергию в пригодную для использования форму, в основном за счет реакции глюкозы и кислорода через промежуточное соединение. Первый этап аэробного клеточного дыхания - гликолиз - можно проводить без кислорода. Однако, если кислорода нет, клеточное дыхание не может продолжаться после этой стадии.
При гликолизе глюкоза превращается в молекулу на основе углерода, называемую пируватом. Во время этого процесса генерируются две молекулы трифосфата аденозина (АТФ), нуклеотида, который обеспечивает клетки энергией.
Пируват далее расщепляется на рыхлый углерод и водород, которые могут соединяться с кислородом с образованием диоксида углерода и НАДН (молекулы для переноса электронов). Если кислорода нет, расщепленный пируват проходит процесс, называемый ферментацией, в результате чего образуется молочная кислота.
Электронная транспортная цепь
Кислород важен для третьего этапа цикла аэробного клеточного дыхания. На этом этапе молекулы переноса электронов переносят электроны в клетки, где они собираются и используются для производства АТФ. После использования электронов они соединяются с кислородом и водородом с образованием воды и выводятся из организма.
Если бы кислород не присутствовал на этом этапе, электроны накапливались бы в системе. Вскоре цепь переноса электронов забьется, и производство АТФ прекратится. Это привело бы к гибели клеток и гибели организма.
Гемоглобин в крови
Гемоглобин, или красные кровяные тельца, в первую очередь переносчики кислорода. Эти клетки получают кислород, когда воздух вдыхается через легкие. Кислород связывается с этими клетками, которые затем переносят его к сердцу. Сердце доставляет насыщенную кислородом кровь к клеткам по всему телу в процессе клеточного дыхания.
Временное лишение
Во время тренировок организм может истощать кислород быстрее, чем он может быть доставлен в клетки. Это вызывает временное кислородное голодание. Когда это происходит, мышечные клетки могут выполнять анаэробное (безвоздушное) дыхание в течение ограниченного времени. При анаэробном дыхании образуется молочная кислота, которая накапливается в мышцах, вызывая спазмы и усталость.
Лишение и смерть
Если клетки долгое время лишены кислорода, организм не может выжить. Электроны накапливаются в системе транспорта электронов, останавливая производство АТФ. Без АТФ клетки не могут выполнять жизненно важные функции, такие как поддержание сердцебиения и движения легких внутрь и наружу. Организм скоро потеряет сознание и погибнет, если быстро не восстановить кислород.