Клітини організму використовують кисень для передачі енергії, що зберігається в їжі, у придатну для використання форму. Цей процес, який називається клітинним диханням, дозволяє клітинам використовувати енергію для виконання таких життєво важливих функцій як живлення м’язів (включаючи мимовільні м’язи, такі як серце) та переміщення матеріалів у і з них клітин. Без кисню в організмі клітини можуть функціонувати протягом обмеженого періоду; тривале виснаження кисню призводить до загибелі клітин і, зрештою, загибелі організму.
Гліколіз у диханні
Клітини використовують кисень для сприяння клітинному диханню. Цей тип дихання, званий аеробним клітинним диханням, перетворює накопичену енергію в придатну для використання форму, головним чином, реагуючи на глюкозу та кисень через проміжний продукт. Перший етап аеробного клітинного дихання, гліколіз, можна проводити без кисню. Однак, якщо кисню немає, клітинне дихання не може продовжуватися після цієї стадії.
При гліколізі глюкоза перетворюється в молекулу на основі вуглецю, яка називається піруват. Під час цього процесу утворюються дві молекули аденозин трифосфату (АТФ), нуклеотиду, що забезпечує клітинами енергію.
Далі піруват розщеплюється на пухкий вуглець і водень, які можуть поєднуватися з киснем, утворюючи вуглекислий газ і НАДН (молекула транспорту електронів). Якщо кисню немає, розщеплений піруват проходить процес, який називається ферментацією, утворюючи молочну кислоту.
Електронний транспортний ланцюг
Кисень важливий для третього етапу аеробного циклу клітинного дихання. На цьому етапі електронотранспортні молекули несуть електрони до клітин, де вони збираються і використовуються для виробництва АТФ. Після використання електронів вони поєднуються з киснем і воднем, утворюючи воду і виводяться з організму.
Якби на цьому етапі не було кисню, в системі накопичувалися б електрони. Незабаром ланцюг транспорту електронів засмітиться, а виробництво АТФ припиниться. Це призвело б до загибелі клітин та загибелі організму.
Гемоглобін у крові
Гемоглобін, або еритроцити, є головним транспортером кисню. Ці клітини отримують кисень, коли повітря вдихається через легені. Кисень зв’язується з цими клітинами, які потім несуть його до серця. Серце циркулює кисневу кров по клітинах по всьому тілу в процесі клітинного дихання.
Тимчасова позбавлення
Під час фізичних вправ організм може виснажувати кисень швидше, ніж його можна доставити до клітин. Це спричиняє тимчасову дефіцит кисню. М'язові клітини можуть виконувати анаеробне (безповітряне) дихання протягом обмеженого періоду часу, коли це відбувається. Анаеробне дихання генерує молочну кислоту, яка накопичується в м’язах, викликаючи судоми і втому.
Позбавлення та смерть
Якщо клітини позбавляються кисню протягом тривалого періоду, організм не може вижити. Електрони накопичуються в електронотранспортній системі, зупиняючи вироблення АТФ. Без АТФ клітини не можуть виконувати життєво важливі функції, такі як підтримка серцебиття, а легені рухаються всередину і назовні. Організм незабаром втратить свідомість і помре, якщо кисень не буде швидко відновлений.
