Допомога по Теле2, тарифи, питання

• Читайте огляд комплексного засобу від геморою Проктонол
• Як схуднути на 20 кг - реальні відгуки про Guarchibao.

Надлишок кисню

Недолік oxygenium

Причини:

• Зниження парціального тиску О2 у повітрі, що вдихається;

Навіщо ми дихаємо?

Ви, напевно, знаєте, що дихання необхідне для того, щоб в організм з повітрям надходив кисень, необхідний для життя, а при видиху організм виділяє назовні вуглекислий газ.

Дихає все живе – і тварини, і птахи, і рослини.

А навіщо живим організмам такий необхідний кисень, що без нього неможливе життя? І звідки в клітинах береться вуглекислий газ, якого організму потрібно постійно звільнятися?

Справа в тому, що кожна клітина живого організму є невеликим, але дуже активним біохімічним виробництвом. А ви знаєте, що ніяке виробництво неможливе без енергії. Усі процеси, які протікають у клітинах та тканинах, протікають із споживанням великої кількості енергії.

Звідки вона береться?

З їжею, яку ми їмо, – з вуглеводів, жирів та білків. У клітинах ці речовини окислюються. Найчастіше ланцюг перетворень складних речовин призводить до утворення універсального джерела енергії – глюкози. Внаслідок окислення глюкози вивільняється енергія. Ось для окислення потрібний кисень. Енергію, що вивільняється в результаті цих реакцій, клітина запасає у вигляді особливих високоенергетичних молекул – вони, як батареї, або акумулятори, віддають енергію за потребою. А кінцевим продуктом окислення поживних речовин є вода та вуглекислий газ, який видаляються з організму: з клітин він надходить у кров, яка переносить вуглекислий газ у легені, і там він виводиться назовні у процесі видиху. За одну годину через легені людина виділяє від 5 до 18 літрів вуглекислого газу та до 50 грамів води.

До речі.

Високоенергетичні молекули, які є паливом для біохімічних процесів, називаються АТФ - аденозинтрифосфорна кислота. У людини тривалість життя однієї молекули АТФ не перевищує 1 хвилини. Людський організм синтезує близько 40 кг АТФ на день, але при цьому вся вона практично витрачається, і запасу АТФ в організмі практично не створюється. Для нормальної життєдіяльності необхідно постійно синтезувати нові молекули АТФ. Саме тому без надходження кисню живий організм може прожити максимум кілька хвилин.

А чи бувають живі організми, які не потребують кисню?

З процесами анаеробного дихання знайомий кожен із нас! Так, бродіння тіста чи квасу - це приклад анаеробного процесу, здійснюваного дріжджами: вони окислюють глюкозу до етанолу (спирту); процес скисання молока – це результат роботи молочнокислих бактерій, які здійснюють молочнокисле бродіння – перетворюють молочний цукор лактозу на молочну кислоту.

Навіщо потрібне кисневе дихання, якщо є безкисневе?

Потім, що аеробне окиснення в рази ефективніше, ніж анаеробне. Порівняйте: у процесі анаеробного розщеплення однієї молекули глюкози утворюється всього 2 молекули АТФ, а результаті аеробного розпаду молекули глюкози утворюється 38 молекул АТФ! Для складних організмів з високою швидкістю та інтенсивністю обмінних процесів анаеробного дихання просто не вистачить для підтримки життя – так електронна іграшка, якій для роботи потрібно 3-4 батареї, просто не включиться, якщо в неї вставити лише одну батарейку.

А в клітинах людського організму можливе безкисневе дихання?

Звичайно! Перший етап розпаду молекули глюкози, що називається гліколізом, проходить без кисню. Гліколіз - це процес, загальний практично всім живих організмів. У процесі гліколізу утворюється піровиноградна кислота (піруват). Саме вона вирушає шляхом подальших перетворень, що призводять до синтезу АТФ як при кисневому, так і безкисневому диханні.

Так, у м'язах запаси АТФ дуже малі – їх вистачає лише на 1-2 секунди м'язової роботи. Якщо м'яза необхідна короткочасна, але активна діяльність, першим у ній мобілізується анаеробне дихання - воно швидше активується і дає енергію приблизно на 90 секунд активної роботи м'яза. Якщо ж м'яз активно працює більше двох хвилин, підключається аеробне дихання: при ньому виробництво АТФ відбувається повільно, але енергії воно дає достатньо, щоб підтримувати фізичну активність протягом тривалого часу (до декількох годин).

Ваші коментарі:

Самі роблять закиди про помилки, навіть уявлення не маючи, що мова правильна.

АТФ вода. видно, люди в шк не надто вчилися

Для чого потрібний природний кисень

Для чого потрібний кисень

Підвищення розумової працездатності;

Підвищення стійкості організму до стресів та зниження нервових навантажень;

Підтримка нормального рівня кисню в крові, за рахунок чого покращується харчування клітин шкіри та органів;

Нормалізується робота внутрішніх органів, пришвидшується обмін речовин;

Зниження ваги – кисень сприяє активному розщепленню жирів;

Нормалізація сну - за рахунок насиченості клітин киснем організм розслабляється, сон стає глибшим і довше триває;

Вирішення проблеми гіпоксії (тобто нестачі кисню).

Природний поклад, за словами вчених і медиків, цілком здатний впоратися з цими завданнями, але, на жаль, в умовах міста з достатньою кількістю кисню виникають проблеми.

Вчені визначили, що 200 років тому з повітря людина отримувала до 40% природного кисню, а сьогодні цей показник зменшився у 2 рази – до 21%.

Навіщо живим організмам потрібен кисень?

Без їжі тварини можуть обходитися кілька тижнів, без води - кілька днів. Але без кисню вони вмирають за кілька хвилин.

Кисень - це хімічний елемент, причому один із найпоширеніших на землі. Він знаходиться всюди навколо нас, становлячи приблизно одну п'яту повітря (а майже все інше – азот).

Кисень з'єднується практично з усіма іншими елементами. У живих організмах він поєднується з воднем, вуглецем та іншими речовинами, становлячи в людському тілі приблизно дві третини загальної ваги.

За нормальної температури кисень взаємодіє коїться з іншими елементами дуже повільно, утворюючи нові речовини, звані оксидами. Цей процес називається реакцією окиснення.

Окислення постійно відбувається у живих організмах. Їжа є пальним живих клітин. При окисленні їжі вивільняється енергія, що використовується тілом для руху та для його власного зростання. Повільне окислення, що відбувається в організмах живих істот, часто називають внутрішнім диханням.

Людина вдихає кисень через легені. З легенів він потрапляє в кровоносну систему та розноситься нею по всьому тілу. Дихаючи повітрям, ми забезпечуємо клітини нашого тіла киснем для їхнього внутрішнього дихання. Таким чином, кисень нам потрібний для отримання енергії, завдяки якій організм може працювати.

Людей з порушеннями дихання часто поміщають у кисневі камери, де хворий дихає повітрям, що на сорок-шістдесят відсотків складається з кисню, і йому не доводиться витрачати багато енергії на отримання необхідної кількості кисню.

Хоча кисень з повітря постійно забирається живими істотами для дихання, його запаси проте ніколи не вичерпуються. Рослини виділяють його у процесі свого харчування, тим самим поповнюючи наші запаси кисню.

Навіщо організму потрібний кисень?

Кисень- одне із найпоширеніших елементів у природі, а й у складі тіла людини.

Особливості кисню як хімічного елемента зробили їх у ході еволюції живих істот необхідним партнером у фундаментальних процесах життєдіяльності. Електронна конфігурація молекули кисню така, що він має неспарені електрони, які мають велику реакційну здатність. Маючи тому високі окислювальні властивості, молекула кисню використовується в біологічних системах як своєрідна пастка електронів, енергія яких гаситься, коли вони пов'язані з киснем в молекулі води.

Безперечно, що кисень «припав до двору» для біологічних процесів як акцептор електронів. Дуже корисним для організму, клітини якого (особливо біологічні мембрани) побудовані з різноманітного у фізичному та хімічному відношенні матеріалу, є розчинність кисню як у водній, так і в ліпідній фазі. Це дає можливість йому відносно легко дифундувати до будь-яких структурних утворень клітин та брати участь в окисних реакціях. Правда, в жирах кисень розчинний у кілька разів краще, ніж у водному середовищі, і це береться до уваги при використанні кисню як лікувальний засіб.

Кожна клітина нашого організму потребує безперебійної доставки кисню, де він використовується у різних обмінних реакціях. Для того, щоб доставити та розсортувати його по клітинах, потрібен досить потужний транспортний апарат.

У звичайному стані клітинам організму щохвилини потрібно постачати близько 200-250 мл кисню. Неважко підрахувати, що за добу потреба у ньому становить чималу величину (близько 300 літрів). При тяжкій роботі ця потреба зростає в десятки разів.

Дифузія кисню з легеневих альвеол у кров відбувається завдяки альвеолярно-капілярній різниці (градієнту) напруги кисню, яка при диханні звичайним повітрям становить: 104 (pO 2 в альвеолах) - 45 (pO 2 у легеневих капілярах) = 5. ст.

Альвеолярне повітря (при середній ємності легень 6 літрів) містить не більше 850 мл кисню, і цей альвеолярний резерв може забезпечити організм киснем всього на 4 хвилини, враховуючи, що середня потреба організму в кисні у звичайному стані становить приблизно 200 мл за хвилину.

Підраховано, що якби молекулярний кисень просто розчинявся в плазмі крові (а розчиняється він у ній погано - 0,3 мл у 100 мл крові), то для того, щоб забезпечити нормальну потребу в ньому клітин, треба збільшити швидкість судинного кровотоку до 180 л за хвилину. Насправді кров рухається зі швидкістю лише 5 л на хвилину. Доставка кисню до тканин здійснюється за рахунок чудової речовини – гемоглобіну.

У гемоглобіні міститься 96% білка (глобіну) та 4% небілкового компонента (гема). Гемоглобін, подібно восьминогу, захоплює своїми чотирма щупальцями кисень. Роль «щупалець», що специфічно схоплюють в артеріальній крові легких молекули кисню, виконує гем, а точніше атом двовалентного заліза, що знаходиться в центрі його. Залізо за допомогою чотирьох зв'язків «кріпиться» усередині порфіринового кільця. Такий комплекс заліза з порфірином називається протогемом або просто гемом. Два інші зв'язки заліза спрямовані перпендикулярно до площини порфіринового кільця. Одна з них йде до білкової субодиниці (глобіну), а інша вільна, вона безпосередньо і ловить молекулярний кисень.

Поліпептидні ланцюги гемоглобіну укладаються в просторі таким чином, що їхня конфігурація наближається до кулястої. У кожній із чотирьох глобул є «кишеня», в якій міститься гем. Кожен із гемів здатний зловити по одній молекулі кисню. Молекула гемоглобіну максимально може зв'язати чотири молекули кисню.

Як же працює гемоглобін?

Спостереження за дихальним циклом «молекулярної легені» (так назвав гемоглобін відомий англійський учений М. Перутц) відкриває дивовижні особливості цього пігментного білка. Виявляється, всі чотири геми працюють узгоджено, а не автономно. Кожен із гемів ніби інформований про те, чи приєднав його партнер кисень чи ні. У дезоксигемоглобіні всі «щупальця» (атоми заліза) висовуються з поверхні порфіринового кільця і ​​готові зв'язати молекулу кисню. Впіймавши молекулу кисню, залізо втягується всередину порфіринового кільця. Перша молекула кисню приєднується найважче, а кожна наступна все краще і легше. Інакше кажучи, гемоглобін діє відповідно до прислів'я «апетит приходить під час їжі». Приєднання кисню навіть змінює властивості гемоглобіну: він стає сильнішою кислотою. Цей факт має велике значення у перенесенні кисню та вуглекислого газу.

Наситившись киснем у легенях, гемоглобін у складі еритроцитів переносить його зі струмом крові до клітин та тканин організму. Однак, перш ніж наситити гемоглобін, кисень повинен розчинитись у плазмі крові та пройти через мембрану еритроцитів. Лікарю у практичній діяльності, особливо при використанні киснедотерапії, важливо враховувати потенційні можливості гемоглобіну еритроцитів щодо утримання та доставки кисню.

Один грам гемоглобіну у звичних умовах може пов'язати 1,34 мл кисню. Розмірковуючи далі, можна розрахувати, що за середнього вмісту гемоглобіну в крові 14-16 мл%, 100 мл крові пов'язує 18-21 мл кисню. Якщо враховувати об'єм крові, що становить у чоловіків в середньому близько 4,5 літра, а у жінок - 4 літри, то максимальна активність гемоглобіну еритроцитів, що зв'язує, становить близько 750-900 мл кисню. Зрозуміло, це можливо лише у тому випадку, коли весь гемоглобін насичений киснем.

При диханні атмосферним повітрям гемоглобін насичується неповністю – на 95-97%. Насити його можна, застосовуючи для дихання чистий кисень. Достатньо підвищити вміст його у повітрі, що вдихається, до 35% (замість звичайних 24%). В цьому випадку киснева ємність буде максимальна (рівна 21 мл O 2 на 100 мл крові). Більше кисень зв'язуватися не зможе через відсутність вільного гемоглобіну.

Невелика кількість кисню залишається розчиненою в крові (0,3 мл на 100 мл крові) і переноситься у такому вигляді до тканин. У природних умовах потреби тканин задовольняються за рахунок кисню, пов'язаного з гемоглобіном, бо розчинений у плазмі кисень становить незначну величину – всього 0,3 мл у 100 мл крові. Звідси випливає: якщо організму потрібен кисень, то жити без гемоглобіну він не може.

За час життя (воно дорівнює приблизно 120 дням) еритроцит виконує гігантську роботу, переносячи від легень до тканин близько мільярда молекул кисню. Однак у гемоглобіну є цікава особливість: він не завжди з однаковою жадібністю приєднує кисень, так само як і не з однаковим полюванням віддає його навколишнім клітинам. Ця поведінка гемоглобіну визначається його просторовою структурою та може регулюватися як внутрішніми, так і зовнішніми факторами.

Процес насичення гемоглобіну киснем у легенях (або дисоціація гемоглобіну в клітинах) описується кривою, що має S-подібну форму. Завдяки такій залежності можливе нормальне постачання клітин киснем навіть при невеликих перепадах його в крові (від 98 до 40 мм рт. ст.).

Положення S-подібної кривої є непостійним, і зміна її вказує на важливі зміни в біологічних властивостях гемоглобіну. Якщо крива зрушується вліво і її згин зменшується, це свідчить про підвищенні спорідненості гемоглобіну до кисню, зниження зворотного процесу - дисоціації оксигемоглобина. Навпаки, зміщення цієї кривої вправо (і збільшення вигину) свідчить про прямо протилежну картину - падіння спорідненості гемоглобіну до кисню і кращу віддачу його тканин. Зрозуміло, що зміщення кривої вліво доцільно для захоплення кисню в легенях, а вправо - для його віддачі в тканинах.

Крива дисоціації оксигемоглобіну змінюється залежно від pH середовища та температури. Чим нижче pH (зсув у кислу сторону) і вище температура, тим гірше кисень захоплюється гемоглобіном, але краще віддається тканинам при дисоціації оксигемоглобіну. Звідси висновок: у жаркій атмосфері насичення крові киснем відбувається неефективно, зате за підвищення температури тіла розвантаження оксигемоглобіну від кисню дуже активна.

В еритроцитах є і власний регулюючий пристрій. Ним є 2,3-дифосфогліцериновая кислота, що утворюється при розпаді глюкози. Від цієї речовини також залежить "настрій" гемоглобіну по відношенню до кисню. Коли накопичується 2,3-дифосфогліцериновая кислота в еритроцитах, вона зменшує спорідненість гемоглобіну до кисню та сприяє його віддачі тканин. Якщо її мало – картина зворотна.

Цікаві події відбуваються й у капілярах. В артеріальному закінченні капіляра відбувається дифузія кисню перпендикулярно до руху крові (з крові всередину клітини). Переміщення відбувається у напрямі різниці парціальних тисків кисню, т. е. у клітини.

Перевагу клітин віддають фізично розчиненому кисню, і він використовується в першу чергу. Одночасно від своєї ноші розвантажується і оксигемоглобін. Чим інтенсивніше орган працює, тим більше він потребує кисню. При віддачі кисню щупальця гемоглобіну звільняються. За рахунок поглинання кисню тканинами вміст оксигемоглобіну у венозній крові падає з 97 до 65-75%.

Розвантаження оксигемоглобіну попутно сприяє транспортуванню вуглекислого газу. Останній, утворюючись у тканинах як кінцевий продукт згоряння речовин, що містять вуглецю, потрапляє в кров і може викликати значне зниження pH середовища (закислення), що несумісно з життям. Насправді pH артеріальної та венозної крові може коливатися у надзвичайно вузькому діапазоні (не більше 0,1), і для цього необхідно нейтралізувати вуглекислоту та винести її з тканин у легені.

Цікаво, що скупчення вуглекислоти в капілярах і деяке зниження pH середовища сприяють віддачі кисню оксигемоглобіном (крива дисоціації зсувається вправо, і S-подібний вигин збільшується). Гемоглобін, що відіграє роль самої буферної системи крові, нейтралізує вуглекислоту. При цьому утворюються бікарбонати. Частина вуглекислого газу зв'язується самим гемоглобіном (у результаті утворюється карбгемоглобін). Підраховано, що гемоглобін прямо чи опосередковано бере участь у транспорті з тканин у легені до 90% вуглекислого газу. У легенях відбуваються зворотні процеси, бо оксигенація гемоглобіну призводить до підвищення його кислотних властивостей та віддачі у довкілля іонів водню. Останні, з'єднуючись з бікарбонатами, утворюють вугільну кислоту, яка розщеплюється ферментом карбоангідразою на вуглекислий газ та воду. Вуглекислий газ виділяється легкими, а оксигемоглобін, зв'язуючи катіони (натомість на іони водню, що відщепилися), рухається до капілярів периферичних тканин. Такий тісний зв'язок між актами постачання тканин киснем і виносом вуглекислого газу з тканин у легені нагадує про те, що при застосуванні кисню з лікувальною метою не слід забувати про іншу функцію гемоглобіну - звільняти організм від надлишку вуглекислоти.

Артеріально-венозна різниця або перепад тиску кисню вздовж капіляра (від артеріального до венозного кінця) дають уявлення про потребу тканин у кисні. Довжина капілярного пробігу оксигемоглобіну різниться у різних органах (та й потреби в них у кисні не однакові). Тому, наприклад, у мозку напруга кисню падає менше, ніж у міокарді.

Тут, щоправда, слід зазначити і нагадати, що міокард та інші м'язові тканини перебувають у особливих умовах. У м'язових клітинах є активна система захоплення кисню з крові. Цю функцію виконує міоглобін, що має таку ж будову і працює за тим самим принципом, що і гемоглобін. Тільки у міоглобіну один білковий ланцюг (а не чотири, як у гемоглобіну) і відповідно один гем. Міоглобін є хіба що четвертушкою гемоглобіну і захоплює лише одну молекулу кисню.

Своєрідність будови міоглобіну, що обмежується лише третинним рівнем організації його білкової молекули, пов'язується на взаємодії із киснем. Міоглобін у п'ять разів швидше пов'язує кисень, ніж гемоглобін (має велику спорідненість до кисню). Крива насичення міоглобіну (або дисоціації оксиміоглобіну) киснем має вигляд гіперболи, а не S-утворювальну форму. У цьому полягає великий біологічний сенс, оскільки міоглобін, що у глибині м'язової тканини (де низький парціальний тиск кисню), жадібно вистачає кисень навіть у умовах слабкого напруги. Створюється кисневий резерв, який витрачається у разі потреби на утворення енергії в мітохондріях. Наприклад, у серцевому м'язі, де багато міоглобіну, у період діастоли утворюється резерв кисню у клітинах у вигляді оксиміоглобіну, який під час систоли задовольняє потреби м'язової тканини.

Очевидно, постійна механічна робота м'язових органів вимагала додаткових пристроїв для виловлювання та резервації кисню. Природа створила його як міоглобіну. Можливо, і в клітинах нем'язових є якийсь поки що не відомий механізм захоплення кисню з крові.

В цілому корисність роботи гемоглобіну еритроцитів визначається тим, скільки він зміг донести до клітини і передати їй молекул кисню і винести вуглекислоту, що накопичується в тканинних капілярах. На жаль, цей трудівник іноді працює не на повну силу і не з вини: звільнення кисню з оксигемоглобіну в капілярі залежить від можливостей біохімічних реакцій у клітинах витрачати кисень. Якщо кисню витрачається мало, він як би «застоюється» і з малої розчинності їх у рідкому середовищі більше надходить з артеріального русла. Лікарі при цьому спостерігають зниження артеріовенозної різниці за киснем. Виходить, що гемоглобін даремно носить частину кисню, та ще й менше виносить вуглекислого газу. Ситуація виникає не із приємних.

Знання закономірностей роботи системи транспорту кисню в природних умовах дозволяє зробити лікарю низку корисних висновків для правильного використання киснедотерапії. Само собою зрозумілим виявляється необхідність використання разом з киснем засобів, що стимулюють зритропоез, що посилюють кровотік в ураженому організмі і допомагають використанню кисню в тканинах організму.

Водночас необхідно чітко знати, на які цілі витрачається кисень у клітинах, забезпечуючи їх нормальне існування?

На своєму шляху до місця участі в обмінних реакціях усередині клітин кисень долає чимало структурних утворень. Найважливіші з них – біологічні мембрани.

Будь-яка клітина має плазматичну (або зовнішню) мембрану та химерну різноманітність інших мембранних структур, що обмежують субклітинні частки (органоїди). Мембрани не просто перегородки, а утворення, що виконують спеціальні функції (транспорт, розпад і синтез речовин, утворення енергії тощо), які визначаються їх організацією та складом біомолекул, що входять до них. Незважаючи на варіабельність форм та розмірів мембран, вони складаються переважно з білків та ліпідів. Інші речовини, які також виявляються в мембранах (наприклад, вуглеводи), з'єднані за допомогою хімічних зв'язків або з ліпідами, або з білками.

Не будемо зупинятись на подробицях організації білково-ліпідних молекул у мембранах. Важливо, що це моделі будови біомембран («бутербродна», «мозаїчна» тощо. буд.) припускають наявність у мембранах бимолекулярной ліпідної плівки, скріпленої білковими молекулами.

Ліпідний шар мембрани є рідкою плівкою, що знаходиться в постійному русі. Кисень завдяки гарній розчинності в жирах проходить подвійний ліпідний шар мембран і потрапляє всередину клітин. Частина кисню передається у внутрішнє середовище клітин через переносники типу міоглобіну. Вважається, що кисень знаходиться в розчинному стані клітини. Ймовірно, в ліпідних утвореннях його розчиняється більше, а гідрофільних - менше. Згадаймо, що будова кисню якнайкраще відповідає критеріям окислювача, що використовується як пастка електронів. Відомо, що основне зосередження окисних реакцій відбувається у спеціальних органоїдах-мітохондріях. p align="justify"> Образні порівняння, якими наділяли мітохондрії вчені-біохімики, говорять про призначення цих невеликих (розміром від 0,5 до 2 мікрон) частинок. Їх називають і «енергетичними станціями», і «силовими станціями» клітини, підкреслюючи цим їх провідну роль освіти багатих енергією сполук.

Тут, мабуть, варто зробити невеликий відступ. Як відомо, однією з фундаментальних ознак живого є ефективне вилучення енергії. Людський організм використовує зовнішні джерела енергії – поживні речовини (вуглеводи, ліпіди та білки), які за допомогою гідролітичних ферментів шлунково-кишкового тракту дробляться на дрібніші шматки (мономери). Останні всмоктуються та доставляються у клітини. Енергетичну цінність становлять ті речовини, які містять водень, що має великий запас вільної енергії. Основне завдання клітини, а точніше ферментів, що містяться в ній, полягає в обробці субстратів таким чином, щоб відірвати від них водень.

У мітохондріях локалізовані майже всі ферментні системи, що виконують подібну роль. Тут окислюються уламок глюкози (піровиноградна кислота), жирні кислоти та вуглецеві скелети амінокислот. Після заключної обробки з цих речовин здираються залишки водню.

Водень, який відривається від згоряються речовини за допомогою спеціальних ферментів (дегідрогеназ), перебуває не у вільному вигляді, а у зв'язку зі спеціальними переносниками - коферментами. Ними служать похідні нікотинаміду (вітаміну РР) – НАД (нікотинамідаденіндінуклеотид), НАДФ (нікотинамідаденіндінуклеотидфосфат) та похідні рибофлавіну (вітаміну В 2) – ФМН (флавінмононуклеотид) та ФАД (флавінаден).

Згоряє водень не відразу, а поступово порціями. В іншому випадку клітина не могла б скористатися його енергією, бо при взаємодії водню з киснем стався вибух, що легко демонструється в лабораторних дослідах. Для того щоб водень віддавав закладену в ньому енергію частинами, існує у внутрішній мембрані мітохондрій ланцюг переносників електронів і протонів, інакше називається дихальним ланцюгом. На певній ділянці цього ланцюга шляхи електронів та протонів розходяться; електрони скачуть по цитохромах (які складаються, як і гемоглобін, з білка і гема), а протони виходять у навколишнє середовище. У кінцевій точці дихального ланцюга, де знаходиться цитохромоксидаза, відбувається «зісковзування» електронів на кисень. При цьому повністю гаситься енергія електронів і кисень, зв'язуючи протони, відновлюється до молекули води. Вода енергетичної цінності для організму вже не становить.

Енергія, яку віддають електрони, що скачають по дихальному ланцюгу, перетворюється в енергію хімічних зв'язків аденозинтрифосфату - АТФ, який служить основним акумулятором енергії в живих організмах. Оскільки тут поєднані два акти: окислення та утворення багатих на енергію фосфатних зв'язків (є в АТФ), то процес утворення енергії в дихальному ланцюгу названий окислювальним фосфорилюванням.

Як відбувається поєднання руху електронів по дихальному ланцюгу та уловлювання в ході цього руху енергії? Це ще зовсім ясно. А тим часом дія біологічних перетворювачів енергії дозволила б вирішити багато питань, пов'язаних з порятунком уражених патологічним процесом клітин організму, які, як правило, відчувають енергетичний голод. Як вважають фахівці, розкриття таємниць механізму утворення енергії у живих істотах призведе до створення у технічному відношенні перспективніших генераторів енергії.

Це — перспективи. Поки що відомо, що уловлювання енергії електронів відбувається на трьох ділянках дихального ланцюга і, отже, при згорянні двох атомів водню утворюється три молекули АТФ. Коефіцієнт корисної дії такого трансформатора енергії наближається до 50%. Враховуючи, що частка енергії, що поставляється клітині при окисленні водню в дихальному ланцюгу, становить не менше 70-90%, стають зрозумілими барвисті порівняння, якими нагороджувалися мітохондрії.

Енергія АТФ використовується в різних процесах: для збирання складних структур (наприклад, білків, жирів, вуглеводів, нуклеїнових кислот) з будівельних білків, здійснення механічної діяльності (скорочення м'язів), електричної роботи (виникнення і розповсюдження нервових імпульсів), транспорту та акумуляції речовин всередині клітин і т. д. Коротше кажучи, життя без енергії неможливе, і як тільки настає різкий дефіцит її, живі істоти гинуть.

Повернемося до питання місця кисню у генерації енергії. На перший погляд здається замаскованим безпосередня участь кисню у цьому життєво важливому процесі. Ймовірно, буде доречним порівняти згоряння водню (і водночас утворення енергії) з потоковою лінією, хоча дихальний ланцюг - лінія не по збиранню, а по «розбиранню» речовини.

Біля витоків дихального ланцюга стоїть водень. Від нього потік електронів прямує до кінцевого пункту - кисню. У відсутності кисню або за його нестачі потокова лінія або зупиняється, або працює не в повне навантаження, тому що розвантажувати її або нікому, або ефективність розвантаження обмежена. Немає потоку електронів – немає й енергії. За влучним визначенням видатного біохіміка А. Сент-Дьєрдьї, життям управляє потік електронів, рух яким задається зовнішнім джерелом енергії - Сонцем. Велика спокуса продовжити цю думку і додати, що якщо життям управляє потік електронів, то зберігає безперервність такого потоку кисень

А чи можна замінити кисень іншим акцептором електронів, розвантажити дихальний ланцюг та відновити утворення енергії? У принципі, можливо. Це легко демонструється у лабораторних дослідах. Для організму підібрати такий акцептор електронів, як кисень, щоб він легко переносився, проникав у всі клітини і брав участь в окисно-відновних реакціях, поки незбагненна задача.

Отже, кисень, зберігаючи безперервність потоку електронів в дихальному ланцюгу, сприяє в нормальних умовах постійному утворенню енергії з речовин, що надходять у мітохондрії.

Зрозуміло, ситуація, представлена ​​вище, дещо спрощена, і зроблено це нами у тому, щоб ясніше показати роль кисню у регуляції енергетичних процесів. Ефективність такої регуляції визначається роботою апарату трансформації енергії електронів, що рухаються (електричного струму) в хімічну енергію зв'язків АТФ. Якщо поживні речовини навіть за наявності кисню. згоряють в мітохондріях «марно», теплова енергія, що виділяється при цьому, некорисна для організму, і може виникнути енергетичний голод з усіма наслідками, що з нього випливають. Однак такі крайні випадки порушення фосфорилювання при переносі електронів у мітохондріях тканин навряд чи можливі і практично не зустрічалися.

Набагато часті випадки порушення регуляції освіти енергії, пов'язані з недостатнім надходженням у клітини кисню. Чи означає це негайну загибель? Виявляється, ні. Еволюція розпорядилася мудро, залишивши певний запас енергетичної міцності тканин людини. Його забезпечує безкисневий (анаеробний) шлях утворення енергії з вуглеводів. Ефективність його, однак, щодо низька, оскільки окислення тих самих поживних речовин у присутності кисню дає у 15-18 разів більше енергії, ніж без нього. Однак у критичних ситуаціях тканини організму зберігають життєздатність саме завдяки анаеробному утворенню енергії (шляхом гліколізу та глікогенолізу).

Це невеликий відступ, що розповідає про потенційну можливість утворення енергії та існування організму без кисню, зайве свідчення того, що кисень – найважливіший регулятор процесів життєдіяльності та що без нього існування неможливе.

Однак не менш важливою є участь кисню не тільки в енергетичних, а й у пластичних процесах. На цей бік кисню вказували ще в 1897 р. наш видатний співвітчизник А. Н. Бах і німецький вчений К. Енглер, які розробили положення про повільне окислення речовин активованим киснем. Довгий час ці положення залишалися в забутті через занадто велике захоплення дослідників проблемою участі кисню в енергетичних реакціях. Лише у 60-х роках нашого століття знову було порушено питання про роль кисню в окисленні багатьох природних та чужорідних сполук. Як виявилось, цей процес не має жодного відношення до утворення енергії.

Основним органом, що використовує кисень для впровадження його в молекулу речовини, що окислюється, є печінка. У клітинах печінки відбувається таким шляхом знешкодження багатьох чужорідних сполук. І якщо печінка по праву називається лабораторією знешкодження ліків і отрут, то кисню в цьому процесі відводиться дуже почесне (якщо не чільне) місце.

Коротко про локалізації та влаштування апарату споживання кисню з пластичними цілями. У мембранах ендоплазматичної мережі, що пронизує цитоплазму печінкових клітин, є короткий ланцюг перенесення електронів. Вона відрізняється від довгого (з великою кількістю переносників) дихального ланцюга. Джерелом електронів і протонів у цьому ланцюзі служить відновлений НАДФ, який утворюється в цитоплазмі, наприклад, при окисленні глюкози в пентозофосфатному циклі (звідси глюкозу можна назвати повноправним партнером з детоксикації речовин). Електрони та протони переносяться на особливий білок, що містить флавін (ФАД) і від нього на кінцеву ланку - спеціальний цитохром, званий цитохром Р-450. Як гемоглобін і цитохроми мітохондрій, він є гемсодержащим білком. Його функція подвійна: він пов'язує речовину, що окислюється і бере участь в активуванні кисню. Кінцевий результат такої складної функції цитохром Р-450 виражається в тому, що один атом кисню потрапляє в молекулу речовини, що окислюється, другий - в молекулу води. Відмінності між заключними актами споживання кисню при утворенні енергії в мітохондріях та при окисленні речовин ендоплазматичної мережі очевидно. У першому випадку кисень використовується на утворення води, а в другому - на утворення води, так і окисленого субстрату. Частка кисню, що витрачається в організмі на пластичні цілі, може становити 10-30% (залежно від умов сприятливого протікання цих реакцій).

Порушувати питання (навіть суто теоретично) про можливість заміни кисню іншими елементами безглуздо. Враховуючи, що зазначений шлях утилізації кисню до того ж необхідний обміну найважливіших природних сполук - холестерину, жовчних кислот, стероїдних гормонів, - легко зрозуміти, як далеко простягаються функції кисню. Виявляється, він регулює утворення низки найважливіших ендогенних сполук та детоксикацію чужорідних речовин (або, як їх зараз називають, ксенобіотиків).

Слід, однак, зазначити, що ферментативна система ендоплазматичної мережі, що використовує кисень для окислення ксенобіотиків, має деякі витрати, які полягають у наступному. Іноді при впровадженні кисню в речовину утворюється токсичніша сполука, ніж вихідна. У разі кисень виступає хіба що співучасником отруєння організму нешкідливими сполуками. Серйозний оборот такі витрати приймають, наприклад, тоді, коли з проканцерогенів за участю кисню утворюються канцерогени. Зокрема, відомий компонент тютюнового диму бензпірен, який вважався канцерогенною речовиною, насправді набуває цих властивостей при окисленні в організмі з утворенням оксибензпірену.

Наведені факти змушують уважно поставитися до ферментативних процесів, у яких кисень використовується як будівельний матеріал. В окремих випадках необхідно розробити превентивні заходи, спрямовані проти такого способу споживання кисню. Це завдання дуже важке, але підходи до нього шукати необхідно, щоб за допомогою різних прийомів спрямовувати регулюючі потенції кисню в потрібне для організму русло.

Останнє особливо важливо у разі використання кисню у такому «безконтрольному» процесі, як перекисне (або вільнорадикальне) окиснення ненасичених жирних кислот. Ненасичені жирні кислоти входять до складу різних ліпідів біологічних мембран. Архітектоніка мембран, їх проникність і функції мембран ферментативних білків, що входять до складу мембран, значною мірою визначаються співвідношенням різних ліпідів. Перебіг переокислення ліпідів або за допомогою ферментів, або без них. Другий варіант не відрізняється від вільнорадикального окислення ліпідів у звичайних хімічних системах та потребує присутності аскорбінової кислоти. Участь кисню у переокисленні ліпідів, зрозуміло, не найкращий спосіб застосування його цінних біологічних якостей. Вільнорадикальний характер цього процесу, ініціатором якого може бути двовалентне залізо (центр радикалоутворення), дозволяє в стислий термін призвести до розпаду ліпідного кістяка мембран і, отже, до загибелі клітин.

Подібна катастрофа у природних умовах, однак, не відбувається. У клітинах є природні антиоксиданти (вітамін Е, селен, деякі гормони), які обривають ланцюг перекисного окислення ліпідів, перешкоджаючи утворенню вільних радикалів. Проте використання кисню у переокисленні ліпідів, як вважають деякі дослідники, має позитивні сторони. У біологічних умовах перекисне окиснення ліпідів необхідне самообновлення мембран, оскільки перекиси ліпідів водорозчинні сполуки і легше виділяються з мембрани. Їх змінюють нові, гідрофобні молекули ліпідів. Лише надмірність цього процесу призводить до розвалу мембран та патологічних зрушень в організмі.

Настав час підбити підсумки. Отже, кисень - найважливіший регулятор процесів життєдіяльності, використовуваний клітинами організму як необхідний компонент освіти енергії в дихальної ланцюга мітохондрій. Потреби в кисні цих процесів забезпечуються неоднаково і залежить від багатьох умов (від потужності ферментативної системи, достатку в субстраті і доступності самого кисню), але левова частка кисню витрачається на енергетичні процеси. Звідси «прожитковий мінімум» та функції окремих тканин та органів при гострій нестачі кисню визначається ендогенними кисневими запасами та потужністю безкисневого шляху утворення енергії.

Однак не менш важливо забезпечувати киснем та інші пластичні процеси, хоча для цього витрачається менша його частина. Крім низки необхідних природних синтезів (холестерину, жовчних кислот, простагландинів, стероїдних гормонів, біологічно активних продуктів обміну амінокислот) присутність кисню особливо потрібна для знешкодження ліків та отрут. При отруєння чужорідними речовинами можна, мабуть, допустити більшу життєву важливість кисню для пластичних, ніж енергетичних цілей. При інтоксикаціях ця сторона дії знаходить практичне застосування. І лише одному випадку лікаря доводиться думати у тому, як поставити бар'єр шляху споживання у клітинах кисню. Йдеться про пригнічення використання кисню у переокисленні ліпідів.

Як бачимо, знання особливостей доставки та шляхів споживання кисню в організмі є ключем до розгадки порушень, що виникають при різноманітних гіпоксичних станах, і до правильної тактики лікувального застосування кисню в клініці.

Зооінженерний факультет МСГА. Неофіційний сайт

Значення повітря для життя рослин та людини.

Повітря - суміш різноманітних газів. У складі кисню багато азоту та кисню. Найцікавіше, що без цих компонентів неможливе життя на планеті. Це з тим, що ці хімічні речовини сприяють перебігу різноманітних реакцій в організмі. Без них неможливий метаболізм.

Яке значення має повітря, кисень для життя людини, рослин та всіх живих організмів?

Цей газ бере участь у обмінних процесах. Завдяки цьому газу всі живі організми дихають. Це стосується як людей, так і рослин. Крім того. при вдиханні повітря, в організмі тварин та людей відбувається процес окислення глюкози. Під час цієї хімічної реакції відбувається виділення енергії.

Без енергії своєю чергою неможливо здійснювати рух.

Скільки здорова людина, мозок людини може прожити без повітря, кисню?

Значення неоднозначні. Це залежить від фізичного здоров'я та тренувань. Взагалі, звичайна людина в середньому може побути без повітря 4-9 хвилин. Якщо зважити на перебування під водою, то звичайний відвідувач пляжу зможе бути під водою 30-80 секунд. А дівчата, які видобувають перли із води, можу прожити без повітря 5 хвилин. Справа в тому, що без кисню припиняється вироблення енергії та серце зупиняються. Без кисню гинуть мозкові клітини.

Зараз розроблено безліч способів продовження періоду без дихання. Ці техніки практикують йоги та відомі дайвери.

Чому при затримці дихання у крові накопичується вуглекислий газ?

Це відбувається внаслідок обмінних процесів, а точніше під час окиснення глюкози. При взаємодії глюкози та кисню виходить вода та вуглекислий газ, який накопичується в організмі.

Скільки повітря, кисню потрібно людині за годину, за добу?

Для кожної людини це різні числа. Кількість залежить від навантаження.

Зразкові дані споживання повітря за хвилину:

• Сидяче положення та стан спокою 6 л
• Легкі фізичні навантаження 20 л
• Фітнес, кардіо тренування 60 л

Тобто за добу значення складатимуть:

• 864 л у стані спокою
• 28800 л при легкому навантаженні
• 86 400 л під час важких навантажень

Необхідний обсяг повітря, кисню на людину у приміщенні: значення

Цими числами керуються під час проектування вентиляції.

Середнє значення знаходиться в межах 30-60 кубів повітря на годину у приміщенні.

Який зафіксований рекорд затримки дихання під водою?

Занесений до Книги рекордів Гіннеса Том Сітас. Це фрідайвер, у якого обсяг легень на 20% більший, ніж у звичайної людини. Його рекорд склав 22 хвилини та 22 секунди. Затримка дихання відбувалася під водою. До рекорду дайвер дихав киснем з балона і не вживав 5 годин.

Тренування затримки дихання: вправи

Існує кілька методик тренувань затримки дихання.

Вправи:

• Ходьба за рахунок.Насправді на початку тренування немає необхідності затримувати дихання. Необхідно через 10 кроків здійснювати вдих та через 10 видих. Згодом можна вдихом та видихом вставляти інтервали затримки дихання.
• Йога.Практично всі вправи йогів спрямовані збільшення обсягу легких. Необхідно частіше займатися йогою.
• Полоскання.Як не парадоксально звучить, але в танцях живота часто використовують цю вправу. Необхідно зробити глибокий вдих, а потім видих. Після цього здійснюється затримка дихання та поштовхоподібні рухи животом.
• Собаче дихання.Необхідно протягом дня іноді дихати як собаки. Тобто здійснювати часті та короткі вдихи та видихи.

Повітря - основа життя. Без нього неможливе існування людей та інших живих організмів.

ВІДЕО: Затримка дихання

Ви, напевно, знаєте, що дихання необхідне для того, щоб в організм з повітрям надходив кисень, необхідний для життя, а при видиху організм виділяє назовні вуглекислий газ.

Дихає все живе – і тварини,

та птиці, і рослини.

А навіщо живим організмам такий необхідний кисень, що без нього неможливе життя? І звідки в клітинах береться вуглекислий газ, якого організму потрібно постійно звільнятися?

Справа в тому, що кожна клітина живого організму є невеликим, але дуже активним біохімічним виробництвом. А ви знаєте, що ніяке виробництво неможливе без енергії. Усі процеси, які протікають у клітинах та тканинах, протікають із споживанням великої кількості енергії.

Звідки вона береться?

З їжею, яку ми їмо – ​​з вуглеводів, жирів та білків. У клітинах ці речовини окислюються. Найчастіше ланцюг перетворень складних речовин призводить до утворення універсального джерела енергії – глюкози. Внаслідок окислення глюкози вивільняється енергія. Ось для окислення потрібний кисень. Енергію, що вивільняється в результаті цих реакцій, клітина запасає у вигляді особливих високоенергетичних молекул – вони, як батареї, або акумулятори, віддають енергію за потребою. А кінцевим продуктом окислення поживних речовин є вода та вуглекислий газ, який видаляються з організму: з клітин він надходить у кров, яка переносить вуглекислий газ у легені, і там він виводиться назовні у процесі видиху. За одну годину через легені людина виділяє від 5 до 18 літрів вуглекислого газу та до 50 грамів води.

До речі...

Високоенергетичні молекули, які є паливом для біохімічних процесів, називаються АТФ - аденозинтрифосфорна кислота. У людини тривалість життя однієї молекули АТФ не перевищує 1 хвилини. Людський організм синтезує близько 40 кг АТФ на день, але при цьому вся вона практично витрачається, і запасу АТФ в організмі практично не створюється. Для нормальної життєдіяльності необхідно постійно синтезувати нові молекули АТФ. Саме тому без надходження кисню живий організм може прожити максимум кілька хвилин.

А чи бувають живі організми, які не потребують кисню?

З процесами анаеробного дихання знайомий кожен із нас! Так, бродіння тіста чи квасу - це приклад анаеробного процесу, здійснюваного дріжджами: вони окислюють глюкозу до етанолу (спирту); процес скисання молока – це результат роботи молочнокислих бактерій, які здійснюють молочнокисле бродіння – перетворюють молочний цукор лактозу на молочну кислоту.

Навіщо потрібне кисневе дихання, якщо є безкисневе?

Потім, що аеробне окиснення в рази ефективніше, ніж анаеробне. Порівняйте: у процесі анаеробного розщеплення однієї молекули глюкози утворюється всього 2 молекули АТФ, а результаті аеробного розпаду молекули глюкози утворюється 38 молекул АТФ! Для складних організмів з високою швидкістю та інтенсивністю обмінних процесів анаеробного дихання просто не вистачить для підтримки життя – так електронна іграшка, якій для роботи потрібно 3-4 батареї, просто не включиться, якщо в неї вставити лише одну батарейку.

А в клітинах людського організму можливе безкисневе дихання?

Звичайно! Перший етап розпаду молекули глюкози, що називається гліколізом, проходить без кисню. Гліколіз - це процес, загальний практично всім живих організмів. У процесі гліколізу утворюється піровиноградна кислота (піруват). Саме вона вирушає шляхом подальших перетворень, що призводять до синтезу АТФ як при кисневому, так і безкисневому диханні.

Так, у м'язах запаси АТФ дуже малі – їх вистачає лише на 1-2 секунди м'язової роботи. Якщо м'яза необхідна короткочасна, але активна діяльність, першим у ній мобілізується анаеробне дихання - воно швидше активується і дає енергію приблизно на 90 секунд активної роботи м'яза. Якщо ж м'яз активно працює більше двох хвилин, підключається аеробне дихання: при ньому виробництво АТФ відбувається повільно, але енергії воно дає достатньо, щоб підтримувати фізичну активність протягом тривалого часу (до декількох годин).

характерні: А – для рослин; Б – тварин; В - всіх живих
організмів:
1 - мають клітинну будову;
2 – харчуються готовими органічними речовинами;
3 - створюють органічні речовини у процесі фотосинтезу;
4 - при диханні поглинають кисень та виділяють вуглекислий газ;
5 - складаються з неорганічних та органічних речовин;
6 - клітини містять пластиди та вакуолі з клітинним соком;
7 - здатні до обміну речовин та енергії;
8 – більшість практично нерухомі;
9 - здатні до активного пересування;
10 - пристосовані до умов довкілля:
11 - кінцевим продуктом обміну речовин є сечовина;
12 - плазматична мембрана покрита целюлозною клітинною стінкою;
13 - характерно обмежене зростання;
14 - клітини містять клітинний центр та дрібні вакуолі без клітинного соку.

освіту). Кам'яне вугілля_______________(які живі організми брали участь у її освіті)=)))