เซลล์ในร่างกายของเราทำอะไรกับออกซิเจน?

เซลล์ในร่างกายใช้ออกซิเจนเพื่อถ่ายเทพลังงานที่เก็บไว้ในอาหารให้อยู่ในรูปแบบที่ใช้งานได้ กระบวนการนี้ ซึ่งเรียกว่าการหายใจระดับเซลล์ ทำให้เซลล์สามารถควบคุมพลังงานเพื่อทำหน้าที่สำคัญๆ เช่น เป็นพลังงานของกล้ามเนื้อ (รวมถึงกล้ามเนื้อที่ไม่ได้ตั้งใจ เช่น หัวใจ) และการเคลื่อนไหวของวัสดุเข้าและออกจาก เซลล์. หากไม่มีออกซิเจนในร่างกาย เซลล์สามารถทำงานได้ในระยะเวลาจำกัด การสูญเสียออกซิเจนในระยะยาวนำไปสู่การตายของเซลล์และการตายของสิ่งมีชีวิตในที่สุด

เซลล์ใช้ออกซิเจนเพื่อช่วยในการหายใจระดับเซลล์ การหายใจประเภทนี้เรียกว่าการหายใจระดับเซลล์แบบแอโรบิก จะเปลี่ยนพลังงานที่เก็บไว้ให้อยู่ในรูปแบบที่ใช้งานได้ โดยส่วนใหญ่ทำปฏิกิริยากับกลูโคสและออกซิเจนผ่านตัวกลาง ขั้นตอนแรกของการหายใจระดับเซลล์แอโรบิก ไกลโคไลซิส สามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้ออกซิเจน อย่างไรก็ตาม หากไม่มีออกซิเจน การหายใจระดับเซลล์จะไม่สามารถผ่านขั้นตอนนี้ต่อไปได้

ใน glycolysis กลูโคสจะถูกแปลงเป็นโมเลกุลคาร์บอนที่เรียกว่าไพรูเวต สองโมเลกุลของอะดีโนซิน ไตร-ฟอสเฟต (ATP) ซึ่งเป็นนิวคลีโอไทด์ที่ให้พลังงานแก่เซลล์ ถูกสร้างขึ้นในระหว่างกระบวนการนี้

Pyruvate ถูกแยกย่อยเป็นคาร์บอนหลวมและไฮโดรเจน ซึ่งสามารถรวมกับออกซิเจนเพื่อสร้างคาร์บอนไดออกไซด์และ NADH (โมเลกุลการขนส่งอิเล็กตรอน) หากไม่มีออกซิเจน ไพรูเวตที่แตกสลายจะต้องผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการหมัก ซึ่งผลิตกรดแลคติก

ออกซิเจนมีความสำคัญต่อขั้นตอนที่สามของวัฏจักรการหายใจของเซลล์แอโรบิก ในระหว่างขั้นตอนนี้ โมเลกุลการขนส่งอิเล็กตรอนจะนำอิเล็กตรอนไปยังเซลล์ ซึ่งจะถูกเก็บเกี่ยวและใช้สำหรับการผลิตเอทีพี หลังจากใช้อิเล็กตรอนแล้ว พวกมันจะรวมตัวกับออกซิเจนและไฮโดรเจนเพื่อสร้างน้ำและถูกกำจัดออกจากร่างกาย

หากไม่มีออกซิเจนในขั้นตอนนี้ อิเล็กตรอนจะสะสมอยู่ในระบบ ในไม่ช้าห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนก็จะอุดตันและการผลิตเอทีพีจะหยุดลง นี้จะนำไปสู่การตายของเซลล์และการตายของสิ่งมีชีวิต

เฮโมโกลบินหรือเซลล์เม็ดเลือดแดงเป็นตัวขนส่งออกซิเจนเป็นหลัก เซลล์เหล่านี้ได้รับออกซิเจนเมื่ออากาศถูกหายใจเข้าทางปอด ออกซิเจนจะจับตัวกับเซลล์เหล่านี้ แล้วส่งไปยังหัวใจ หัวใจไหลเวียนเลือดออกซิเจนไปยังเซลล์ทั่วร่างกายในกระบวนการหายใจของเซลล์

เมื่อออกกำลังกาย ร่างกายอาจสูญเสียออกซิเจนได้เร็วกว่าที่สามารถนำไปยังเซลล์ได้ ทำให้ขาดออกซิเจนชั่วคราว เซลล์กล้ามเนื้อสามารถทำการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน (ไร้อากาศ) ในระยะเวลาที่จำกัดเมื่อเกิดเหตุการณ์นี้ขึ้น การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนจะสร้างกรดแลคติกซึ่งสร้างขึ้นในกล้ามเนื้อ ทำให้เกิดตะคริวและเมื่อยล้า

หากเซลล์ขาดออกซิเจนเป็นเวลานาน สิ่งมีชีวิตจะไม่สามารถดำรงอยู่ได้ อิเล็กตรอนสร้างขึ้นในระบบขนส่งอิเล็กตรอน หยุดการผลิตเอทีพี หากไม่มี ATP เซลล์จะไม่สามารถทำหน้าที่สำคัญได้ เช่น ทำให้หัวใจเต้นและปอดเคลื่อนเข้าและออก ร่างกายจะสูญเสียสติในไม่ช้าและจะตายหากออกซิเจนไม่ได้รับการฟื้นฟูอย่างรวดเร็ว