Kodėl gyvi organizmai kvėpuoja? Kam skirtas natūralus deguonis?
Viskas apie viską. 5 tomas Likum Arkadijus
Kodėl mums reikia deguonies?
Kodėl mums reikia deguonies?
Gyvūnai be maisto gali išbūti kelias savaites, be vandens – kelias dienas. Tačiau be deguonies jie miršta po kelių minučių. Deguonis yra cheminis elementas ir vienas iš labiausiai paplitusių žemėje. Jis yra aplink mus ir sudaro maždaug penktadalį oro (ir beveik visa kita yra azotas). Deguonis jungiasi su beveik visais kitais elementais. Gyvuose organizmuose jis jungiasi su vandeniliu, anglimi ir kitomis medžiagomis ir sudaro apie du trečdalius viso žmogaus kūno svorio.
Esant normaliai temperatūrai, deguonis labai lėtai reaguoja su kitais elementais, sudarydamas naujas medžiagas, vadinamas oksidais. Šis procesas vadinamas oksidacijos reakcija. Oksidacija gyvuose organizmuose vyksta visą laiką. Maistas yra gyvų ląstelių kuras.
Kai maistas oksiduojamas, išsiskiria energija, kurią organizmas naudoja judėjimui ir savo augimui. Lėta oksidacija, vykstanti gyvų būtybių organizmuose, dažnai vadinama vidiniu kvėpavimu. Žmogus įkvepia deguonies per plaučius. Iš plaučių jis patenka į kraujotakos sistemą ir pernešamas po visą kūną. Kvėpuodami oru aprūpiname savo kūno ląsteles deguonimi jų vidiniam kvėpavimui. Taigi mums reikia deguonies, kad gautume energiją, kurios dėka organizmas gali veikti.
Žmonės, turintys kvėpavimo sutrikimų, dažnai patalpinami į deguonies kameras, kur pacientas kvėpuoja oru, keturiasdešimt šešiasdešimt procentų deguonies ir neturi eikvoti daug energijos, kad gautų reikiamą deguonies kiekį. Nors gyvos būtybės nuolat ima kvėpuoti deguonies iš oro, vis dėlto jo atsargos niekada neišsenka. Augalai jį išskiria savo mitybos metu, taip papildydami mūsų deguonies atsargas.
Iš knygos Kas yra kas meno pasaulyje autorius Sitnikovas Vitalijus PavlovičiusKodėl orkestrui reikalingas dirigentas? Jei kada nors buvote operos teatre, tikriausiai prisimenate, koks neįsivaizduojamas triukšmas prieš pasirodymo pradžią – visi orkestro duobėje susirinkę muzikantai derina savo instrumentus. Taigi štai kaip jį valdyti
Iš knygos Šalys ir tautos. Klausimai ir atsakymai autorius Kukanova Yu. V.Kam buvo reikalingas Aleksandrijos švyturys? III amžiuje prieš Kristų Egipto Aleksandrijoje buvo pastatytas švyturys, kad į miesto įlanką atplaukę laivai galėtų sėkmingai apeiti pakrantės rifus. Šią konstrukciją sudarė trys marmuriniai bokštai, kurių viršutinis buvo panašus
Iš knygos „Pasaulis aplink mus“. autorius Sitnikovas Vitalijus PavlovičiusKodėl orkestrui reikalingas dirigentas? Jei kada nors buvote operos teatre, tikriausiai prisimenate, koks neįsivaizduojamas triukšmas prieš spektaklio pradžią. Diriguoja didysis Igoris Stravinskis (1929 m.) Visi orkestro duobėje susirinkę muzikantai melodija savo
autoriusKodėl reikia miego? Miegas visada traukė žmonių dėmesį kaip neįprastas ir paslaptingas reiškinys. Jis sukėlė nesusipratimų, o kartais ir baimę. Atrodė, kad sapnas buvo artimas mirčiai, o tai reiškia, kad kokia nors dievybė turėtų jį valdyti. Pavyzdžiui, senovės graikų miego dievas Hypnos buvo palydos narys
Iš knygos Paprasti klausimai. Knygą kaip enciklopediją autorius Antonetas Vladimiras AleksandrovičiusKodėl šunims reikia šeimininko? Tikėjimas, kad šunims reikalingas šeimininkas, grindžiamas dažnai (bet ne visada!) pastebimu šunų meilumu ir atsidavimu, taip pat tuo, kad pats žmogus save suvokia kaip šeimininką. Tačiau savininkas yra grynai žmogiškas, socialinis-psichologinis
autoriusKodėl žmogui reikia biotino? Biotinas (vitaminas H) yra kofermentas, dalyvaujantis anglies dioksido pernešimo į organinius junginius reakcijose (pavyzdžiui, riebalų rūgščių biosintezėje). Biotiną sintetina žarnyno mikroflora, todėl jo nepakanka žmogui.
Iš knygos „Naujausia faktų knyga“. 1 tomas [Astronomija ir astrofizika. Geografija ir kiti žemės mokslai. Biologija ir medicina] autorius Kondrašovas Anatolijus PavlovičiusKodėl žmogui reikia vitamino B6? Vitaminas B6 vaidina svarbų vaidmenį baltymų apykaitoje ir polinesočiųjų riebalų rūgščių sintezėje. Natūraliai jis būna trijų formų: piridoksino, piridoksalio ir piridoksamino. Visos vitamino B6 formos organizme lengvai paverčiamos viena kita.
Iš knygos „Naujausia faktų knyga“. 1 tomas [Astronomija ir astrofizika. Geografija ir kiti žemės mokslai. Biologija ir medicina] autorius Kondrašovas Anatolijus PavlovičiusKodėl žmogaus organizmui reikia riboflavino? Riboflavinas (vitaminas B2) dalyvauja audinių kvėpavimo procesuose, todėl prisideda prie energijos gamybos organizme. Riboflavino trūkumas sukelia odos, gleivinių pažeidimus, pažeidimus
autorius Kondrašovas Anatolijus Pavlovičius Iš knygos „Naujausia faktų knyga“. 1 tomas. Astronomija ir astrofizika. Geografija ir kiti žemės mokslai. Biologija ir medicina autorius Kondrašovas Anatolijus Pavlovičius Iš knygos Teminis eismas: kaip parduoti žmogui, kuris dar negalvojo pirkti pateikė SEMANTICA autorius Syabitova Rosa Raifovnakam tau reikia vyro? Viena iš puikių moterų išsakė įdomią mintį: „Kai kurios moterys verkia, kad nerado savo svajonių vyro, o kitos verkia, kad rado“. Dažniausiai moteris galvoja, kad jei ji suranda savo svajonių vyrą, tai yra idealų vyrą (tokį, kurį ji
Iš knygos Kodėl vieni myli ir tuokiasi už kitus? Sėkmingos santuokos paslaptys autorius Syabitova Rosa RaifovnaKam reikalinga vedybų sutartis Čia nutilo muzika, baigėsi jaunavedžių sveikinimai ir prasideda grynai žemiška kasdienybė. Ne kiekvienam pavyksta laimingai gyventi santuokoje – meilėje ir santarvėje – ir mirti tą pačią dieną. Valstybinio statistikos komiteto duomenimis, skyrybų skaičius
Iš knygos Pasaulio kultūrizmo čempiono pamokos. Kaip susikurti savo svajonių kūną autorius Spasokukotskis Jurijus AleksandrovičiusKodėl jums reikia stipraus sukibimo? Šiuo atveju verta pagalvoti, kodėl jums reikia tvirto sukibimo? Tiesą sakant, nei kultūrizme, nei fitnese tvirtas sukibimas nėra ta savybė, kurią būtina turėti. Niekada netreniruojau rankenos, negaliu sulaužyti riebaus
Iš knygos „Kapitalizmo kliedesiai arba žalinga profesoriaus Hayeko arogancija“. autorius Fetas Abramas Iljičius14. Kam reikalingas kapitalistas? Mėgstamiausias kapitalistų šalininkų argumentas yra tai, kad įmonės savininkas – kapitalistas – taip pat yra darbininkas, būtent „gamybos organizatorius“, turintis ypatingų iniciatyvos, lyderystės ir konkurencijos įgūdžių, be kurių.
Iš knygos Kaip parduoti savo samizdatą! autorius Angelovas AndrejusTikriausiai žinote, kad kvėpuoti būtina tam, kad su įkvepiamu oru į organizmą patektų gyvybei reikalingas deguonis, o iškvepiant organizmas išskiria anglies dvideginį į išorę.
Kvėpuoja visi gyviai - ir gyvūnai,
ir paukščiai, ir augalai.
Ir kodėl gyviems organizmams taip reikia deguonies, kad be jo neįmanoma gyventi? O iš kur ląstelėse atsiranda anglies dvideginio, iš kurio organizmą reikia nuolat išsilaisvinti?
Faktas yra tas, kad kiekviena gyvo organizmo ląstelė yra maža, bet labai aktyvi biocheminė produkcija. Ir jūs žinote, kad jokia gamyba neįmanoma be energijos. Visi procesai, vykstantys ląstelėse ir audiniuose, vyksta sunaudojant daug energijos.
Iš kur ji atsiranda?
Su maistu, kurį valgome – iš angliavandenių, riebalų ir baltymų. Ląstelėse šios medžiagos yra oksiduoti. Dažniausiai sudėtingų medžiagų virsmų grandinė lemia universalaus energijos šaltinio – gliukozės – susidarymą. Dėl gliukozės oksidacijos išsiskiria energija. Čia oksidacijai reikalingas deguonis. Energiją, kuri išsiskiria dėl šių reakcijų, ląstelė kaupia specialių didelės energijos molekulių pavidalu – jos, kaip ir baterijos, ar akumuliatoriai, duoda energijos pagal poreikį. O galutinis maistinių medžiagų oksidacijos produktas yra vanduo ir anglies dioksidas, kurie pasišalina iš organizmo: iš ląstelių patenka į kraują, kuris nuneša anglies dvideginį į plaučius, o ten iškvepiant pasišalina. Per vieną valandą žmogus per plaučius išskiria nuo 5 iki 18 litrų anglies dvideginio ir iki 50 gramų vandens.
Beje...
Didelės energijos molekulės, kurios yra „degalai“ biocheminiams procesams, vadinamos ATP – adenozino trifosforo rūgštimi. Žmonėms vienos ATP molekulės gyvenimo trukmė yra mažesnė nei 1 minutė. Žmogaus organizmas per dieną susintetina apie 40 kg ATP, tačiau tuo pačiu visas jis išeikvojamas beveik iš karto, o ATP rezervo organizme praktiškai nėra. Normaliam gyvenimui būtina nuolat sintetinti naujas ATP molekules. Štai kodėl be deguonies gyvas organizmas gali gyventi daugiausia kelias minutes.
Ar yra gyvų organizmų, kuriems nereikia deguonies?
Kiekvienas iš mūsų yra susipažinęs su anaerobinio kvėpavimo procesais! Taigi tešlos arba giros fermentacija yra mielių vykdomo anaerobinio proceso pavyzdys: jos oksiduoja gliukozę į etanolį (alkoholį); pieno rūgimo procesas yra pieno rūgšties bakterijų, vykdančių pieno rūgšties fermentaciją, darbo rezultatas – jos pieno cukraus laktozę paverčia pieno rūgštimi.
Kodėl mums reikia kvėpuoti deguonimi, jei yra be deguonies?
Tada ta aerobinė oksidacija yra daug kartų efektyvesnė nei anaerobinė. Palyginkite: vienos gliukozės molekulės anaerobinio skilimo procese susidaro tik 2 ATP molekulės, o dėl aerobinio gliukozės molekulės irimo susidaro 38 ATP molekulės! Sudėtingiems organizmams, turintiems didelį medžiagų apykaitos procesų greitį ir intensyvumą, gyvybei palaikyti tiesiog neužtenka anaerobinio kvėpavimo – todėl elektroninis žaislas, kurio veikimui reikalingos 3–4 baterijos, tiesiog neįsijungs, jei į jį bus įdėta tik viena baterija.
Ar žmogaus kūno ląstelėse galimas kvėpavimas be deguonies?
Žinoma! Pirmasis gliukozės molekulės skilimo etapas, vadinamas glikolize, vyksta be deguonies. Glikolizė yra procesas, būdingas beveik visiems gyviems organizmams. Glikolizės metu susidaro piruvo rūgštis (piruvatas). Būtent ji žengia tolesnių transformacijų keliu, vedančiu į ATP sintezę tiek su deguonimi, tiek kvėpuojant be deguonies.
Taigi raumenyse ATP atsargos labai mažos – jų užtenka tik 1-2 sekundėms raumenų darbui. Jei raumeniui reikia trumpalaikės, bet energingos veiklos, jame pirmiausia mobilizuojasi anaerobinis kvėpavimas – jis suaktyvėja greičiau ir suteikia energijos apie 90 sekundžių aktyviam raumenų darbui. Jei raumuo aktyviai dirba ilgiau nei dvi minutes, tai susijęs ir aerobinis kvėpavimas: su juo ATP gamyba vyksta lėtai, tačiau suteikia pakankamai energijos fiziniam aktyvumui palaikyti ilgą laiką (iki kelių valandų).
- Perskaitykite kompleksinės priemonės nuo hemorojaus Proctonol apžvalgą
- Kaip numesti svorio 20 kg - tikros „Guarchibao“ apžvalgos
Deguonies perteklius
Deguonies trūkumas
Priežastys:
- Sumažinti dalinį O2 slėgį įkvepiamame ore;
Kodėl mes kvėpuojame?
Tikriausiai žinote, kad kvėpuoti būtina tam, kad su įkvepiamu oru į organizmą patektų gyvybei reikalingas deguonis, o iškvepiant organizmas išskiria anglies dvideginį į išorę.
Kvėpuoja visa gyva būtybė – gyvūnai, paukščiai ir augalai.
Ir kodėl gyviems organizmams taip reikia deguonies, kad be jo neįmanoma gyventi? O iš kur ląstelėse atsiranda anglies dvideginio, iš kurio organizmą reikia nuolat išsilaisvinti?
Faktas yra tas, kad kiekviena gyvo organizmo ląstelė yra maža, bet labai aktyvi biocheminė produkcija. Ir jūs žinote, kad jokia gamyba neįmanoma be energijos. Visi procesai, vykstantys ląstelėse ir audiniuose, vyksta sunaudojant daug energijos.
Iš kur ji atsiranda?
Su maistu, kurį valgome – iš angliavandenių, riebalų ir baltymų. Ląstelėse šios medžiagos oksiduojasi. Dažniausiai sudėtingų medžiagų virsmų grandinė lemia universalaus energijos šaltinio – gliukozės – susidarymą. Dėl gliukozės oksidacijos išsiskiria energija. Čia oksidacijai reikalingas deguonis. Energiją, kuri išsiskiria dėl šių reakcijų, ląstelė kaupia specialių didelės energijos molekulių pavidalu – jos, kaip ir baterijos, ar akumuliatoriai, duoda energijos pagal poreikį. O galutinis maistinių medžiagų oksidacijos produktas yra vanduo ir anglies dioksidas, kurie pasišalina iš organizmo: iš ląstelių patenka į kraują, kuris nuneša anglies dvideginį į plaučius, o ten iškvepiant pasišalina. Per vieną valandą žmogus per plaučius išskiria nuo 5 iki 18 litrų anglies dvideginio ir iki 50 gramų vandens.
Beje.
Didelės energijos molekulės, kurios yra „degalai“ biocheminiams procesams, vadinamos ATP – adenozino trifosforo rūgštimi. Žmonėms vienos ATP molekulės gyvenimo trukmė yra mažesnė nei 1 minutė. Žmogaus organizmas per dieną susintetina apie 40 kg ATP, tačiau tuo pačiu visas jis išeikvojamas beveik iš karto, o ATP rezervo organizme praktiškai nėra. Normaliam gyvenimui būtina nuolat sintetinti naujas ATP molekules. Štai kodėl be deguonies gyvas organizmas gali gyventi daugiausia kelias minutes.
Ar yra gyvų organizmų, kuriems nereikia deguonies?
Kiekvienas iš mūsų yra susipažinęs su anaerobinio kvėpavimo procesais! Taigi tešlos arba giros fermentacija yra mielių vykdomo anaerobinio proceso pavyzdys: jos oksiduoja gliukozę į etanolį (alkoholį); pieno rūgimo procesas yra pieno rūgšties bakterijų, vykdančių pieno rūgšties fermentaciją, darbo rezultatas – jos pieno cukraus laktozę paverčia pieno rūgštimi.
Kodėl mums reikia kvėpuoti deguonimi, jei yra be deguonies?
Tada ta aerobinė oksidacija yra daug kartų efektyvesnė nei anaerobinė. Palyginkite: vienos gliukozės molekulės anaerobinio skilimo procese susidaro tik 2 ATP molekulės, o dėl aerobinio gliukozės molekulės irimo susidaro 38 ATP molekulės! Sudėtingiems organizmams, turintiems didelį medžiagų apykaitos procesų greitį ir intensyvumą, gyvybei palaikyti tiesiog neužtenka anaerobinio kvėpavimo – todėl elektroninis žaislas, kurio veikimui reikalingos 3–4 baterijos, tiesiog neįsijungs, jei į jį bus įdėta tik viena baterija.
Ar žmogaus kūno ląstelėse galimas kvėpavimas be deguonies?
Žinoma! Pirmasis gliukozės molekulės skilimo etapas, vadinamas glikolize, vyksta be deguonies. Glikolizė yra procesas, būdingas beveik visiems gyviems organizmams. Glikolizės metu susidaro piruvo rūgštis (piruvatas). Būtent ji žengia tolesnių transformacijų keliu, vedančiu į ATP sintezę tiek su deguonimi, tiek kvėpuojant be deguonies.
Taigi, raumenyse ATP atsargos labai mažos – jų užtenka tik 1-2 sekundėms raumenų darbui. Jei raumeniui reikia trumpalaikės, bet energingos veiklos, jame pirmiausia mobilizuojasi anaerobinis kvėpavimas – jis suaktyvėja greičiau ir suteikia energijos apie 90 sekundžių aktyviam raumenų darbui. Jei raumuo aktyviai dirba ilgiau nei dvi minutes, tai susijęs ir aerobinis kvėpavimas: su juo ATP gamyba vyksta lėtai, tačiau suteikia pakankamai energijos fiziniam aktyvumui palaikyti ilgą laiką (iki kelių valandų).
Tavo komentarai:
Jie patys priekaištauja dėl klaidų, net neįsivaizduodami, kad kalba teisinga.
ATP vanduo. atrodo, kad mokykloje žmonės mažai mokėsi
Kam skirtas natūralus deguonis?
Kam skirtas deguonis?
Padidėjęs protinis darbingumas;
Organizmo atsparumo stresui didinimas ir nervinio streso mažinimas;
Normalaus deguonies kiekio kraujyje palaikymas, dėl kurio pagerėja odos ląstelių ir organų mityba;
Normalizuojasi vidaus organų darbas, pagreitėja medžiagų apykaita;
Svorio netekimas – deguonis prisideda prie aktyvaus riebalų skaidymo;
Miego normalizavimas – dėl ląstelių prisotinimo deguonimi kūnas atsipalaiduoja, miegas tampa gilesnis ir trunka ilgiau;
Hipoksijos (t. y. deguonies trūkumo) problemos sprendimas.
Natūralus deguonis, pasak mokslininkų ir medikų, gana pajėgus susidoroti su šiomis užduotimis, tačiau, deja, mieste, kuriame deguonies pakanka, iškyla problemų.
Mokslininkai nustatė, kad prieš 200 metų žmogus iš oro gaudavo iki 40% natūralaus deguonies, o šiandien šis skaičius sumažėjo 2 kartus – iki 21%.
Kodėl gyviems organizmams reikia deguonies?
Gyvūnai be maisto gali išbūti kelias savaites, be vandens – kelias dienas. Tačiau be deguonies jie miršta po kelių minučių.
Deguonis yra cheminis elementas ir vienas iš labiausiai paplitusių žemėje. Jis yra aplink mus ir sudaro maždaug penktadalį oro (ir beveik visa kita yra azotas).
Deguonis jungiasi su beveik visais kitais elementais. Gyvuose organizmuose jis jungiasi su vandeniliu, anglimi ir kitomis medžiagomis ir sudaro apie du trečdalius viso žmogaus kūno svorio.
Esant normaliai temperatūrai, deguonis labai lėtai reaguoja su kitais elementais, sudarydamas naujas medžiagas, vadinamas oksidais. Šis procesas vadinamas oksidacijos reakcija.
Oksidacija gyvuose organizmuose vyksta visą laiką. Maistas yra gyvų ląstelių kuras. Kai maistas oksiduojamas, išsiskiria energija, kurią organizmas naudoja judėjimui ir savo augimui. Lėta oksidacija, vykstanti gyvų būtybių organizmuose, dažnai vadinama vidiniu kvėpavimu.
Žmogus įkvepia deguonies per plaučius. Iš plaučių jis patenka į kraujotakos sistemą ir pernešamas po visą kūną. Kvėpuodami oru aprūpiname savo kūno ląsteles deguonimi jų vidiniam kvėpavimui. Taigi mums reikia deguonies, kad gautume energiją, kurios dėka organizmas gali veikti.
Žmonės, turintys kvėpavimo sutrikimų, dažnai patalpinami į deguonies kameras, kur pacientas kvėpuoja oru, keturiasdešimt šešiasdešimt procentų deguonies ir neturi eikvoti daug energijos, kad gautų reikiamą deguonies kiekį.
Nors gyvos būtybės nuolat ima kvėpuoti deguonies iš oro, vis dėlto jo atsargos niekada neišsenka. Augalai jį išskiria savo mitybos metu, taip papildydami mūsų deguonies atsargas.
Kodėl organizmui reikia deguonies?
Deguonis- vienas iš labiausiai paplitusių elementų ne tik gamtoje, bet ir žmogaus kūno sudėtyje.
Dėl ypatingų deguonies, kaip cheminio elemento, savybių jis tapo būtinu pagrindinių gyvybės procesų partneriu gyvų būtybių evoliucijos metu. Deguonies molekulės elektroninė konfigūracija yra tokia, kad joje yra nesuporuotų elektronų, kurie yra labai reaktyvūs. Dėl šios priežasties deguonies molekulė, turinti aukštas oksidacines savybes, yra naudojama biologinėse sistemose kaip tam tikras elektronų spąstai, kurių energija užgęsta, kai jie yra susieti su deguonimi vandens molekulėje.
Neabejotina, kad deguonis „į kiemą atėjo“ biologiniams procesams kaip elektronų akceptorius. Labai naudingas organizmui, kurio ląstelės (ypač biologinės membranos) yra pagamintos iš fiziškai ir chemiškai įvairios medžiagos, yra deguonies tirpumas tiek vandeninėje, tiek lipidinėje fazėje. Dėl to jis gana lengvai išsklaidomas į bet kokius struktūrinius ląstelių darinius ir dalyvauja oksidacinėse reakcijose. Tiesa, deguonis riebaluose tirpsta kelis kartus geriau nei vandens aplinkoje, ir į tai atsižvelgiama, kai deguonis naudojamas kaip gydomoji priemonė.
Kiekviena mūsų kūno ląstelė reikalauja nenutrūkstamo deguonies tiekimo, kur jis naudojamas įvairiose medžiagų apykaitos reakcijose. Norint jį pristatyti ir surūšiuoti į ląsteles, reikia gana galingo transportavimo aparato.
Esant normaliai būsenai, organizmo ląstelėms kas minutę reikia tiekti apie 200-250 ml deguonies. Nesunku suskaičiuoti, kad jo poreikis per dieną yra nemažas kiekis (apie 300 litrų). Sunkaus darbo metu šis poreikis išauga dešimteriopai.
Deguonies difuzija iš plaučių alveolių į kraują vyksta dėl alveolių ir kapiliarų deguonies įtampos skirtumo (gradiento), kuris, kvėpuojant įprastu oru, yra: 104 (pO 2 alveolėse) - 45 (pO 2 in plaučių kapiliarai) \u003d 59 mm Hg. Art.
Alveolių ore (kurio vidutinė plaučių talpa 6 litrai) yra ne daugiau kaip 850 ml deguonies, o šis alveolių rezervas gali aprūpinti organizmą deguonimi tik 4 minutes, atsižvelgiant į tai, kad organizmo vidutinis deguonies poreikis normalioje būsenoje yra apie 200 ml per minutę.
Paskaičiuota, kad jei molekulinis deguonis tiesiog ištirpsta kraujo plazmoje (o joje tirpsta prastai - 0,3 ml 100 ml kraujo), tai norint užtikrinti normalų ląstelių poreikį jame, reikia didinti greitį. kraujagyslių kraujotaka iki 180 l per minutę. Iš tikrųjų kraujas juda tik 5 litrų per minutę greičiu. Deguonies tiekimas į audinius vyksta dėl nuostabios medžiagos - hemoglobino.
Hemoglobino sudėtyje yra 96% baltymų (globino) ir 4% nebaltyminio komponento (hemo). Hemoglobinas, kaip ir aštuonkojis, keturiais čiuptuvais sugauna deguonį. „Čiuptukų“, konkrečiai sugriebiančių deguonies molekules arteriniame plaučių kraujyje, vaidmenį atlieka hemas, tiksliau, jo centre esantis juodosios geležies atomas. Geležis „fiksuojama“ porfirino žiede keturių jungčių pagalba. Toks geležies kompleksas su porfirinu vadinamas protohemu arba tiesiog hemu. Kiti du geležiniai ryšiai nukreipti statmenai porfirino žiedo plokštumai. Vienas iš jų patenka į baltymo subvienetą (globiną), o kitas yra laisvas, būtent ji tiesiogiai pagauna molekulinį deguonį.
Hemoglobino polipeptidinės grandinės yra išdėstytos erdvėje taip, kad jų konfigūracija būtų artima sferinei. Kiekviena iš keturių rutuliukų turi „kišenę“, į kurią įdedamas hemas. Kiekvienas hemas gali užfiksuoti vieną deguonies molekulę. Hemoglobino molekulė gali surišti daugiausia keturias deguonies molekules.
Kaip veikia hemoglobinas?
Stebint „molekulinių plaučių“ kvėpavimo ciklą (taip hemoglobiną pavadino žinomas anglų mokslininkas M. Perutzas) atskleidžia nuostabias šio pigmentinio baltymo savybes. Pasirodo, visi keturi brangakmeniai veikia kartu, o ne savarankiškai. Kiekvienas iš brangakmenių yra tarsi informuotas apie tai, ar jo partneris pridėjo deguonies, ar ne. Deoksihemoglobine visi „čiuptuvai“ (geležies atomai) išsikiša iš porfirino žiedo plokštumos ir yra pasirengę surišti deguonies molekulę. Sugavus deguonies molekulę, geležis įtraukiama į porfirino žiedą. Sunkiausia pritvirtinti pirmąją deguonies molekulę, o kiekviena paskesnė yra geresnė ir lengvesnė. Kitaip tariant, hemoglobinas veikia pagal patarlę „apetitas atsiranda valgant“. Deguonies pridėjimas netgi pakeičia hemoglobino savybes: jis tampa stipresne rūgštimi. Šis faktas yra labai svarbus pernešant deguonį ir anglies dioksidą.
Prisotintas deguonies plaučiuose, raudonųjų kraujo kūnelių sudėtyje esantis hemoglobinas perneša jį su kraujo tekėjimu į kūno ląsteles ir audinius. Tačiau prieš prisotindamas hemoglobiną, deguonis turi ištirpti kraujo plazmoje ir praeiti pro eritrocitų membraną. Praktikoje, ypač taikant deguonies terapiją, gydytojui svarbu atsižvelgti į eritrocitų hemoglobino galimybes sulaikyti ir tiekti deguonį.
Vienas gramas hemoglobino normaliomis sąlygomis gali surišti 1,34 ml deguonies. Argumentuojant toliau, galima apskaičiuoti, kad esant vidutiniam hemoglobino kiekiui kraujyje 14-16 ml%, 100 ml kraujo suriša 18-21 ml deguonies. Jei atsižvelgsime į kraujo tūrį, kuris vyrams vidutiniškai yra apie 4,5 litro, o moterų – 4 litrai, tai didžiausias eritrocitų hemoglobino surišimo aktyvumas yra apie 750-900 ml deguonies. Žinoma, tai įmanoma tik tada, kai visas hemoglobinas yra prisotintas deguonies.
Kvėpuojant atmosferos oru hemoglobinas prisotinamas nepilnai – 95-97%. Galite jį prisotinti naudodami gryną deguonį kvėpavimui. Pakanka padidinti jo kiekį įkvepiamame ore iki 35% (vietoj įprastų 24%). Tokiu atveju deguonies talpa bus maksimali (lygu 21 ml O 2 100 ml kraujo). Deguonis nebegali prisijungti, nes trūksta laisvo hemoglobino.
Nedidelis deguonies kiekis lieka ištirpęs kraujyje (0,3 ml 100 ml kraujo) ir tokia forma transportuojamas į audinius. Natūraliomis sąlygomis audinių poreikiai tenkinami deguonies, susijusio su hemoglobinu, sąskaita, nes plazmoje ištirpusio deguonies yra nežymiai – tik 0,3 ml 100 ml kraujo. Iš to išplaukia išvada: jei organizmui reikia deguonies, tai jis negali gyventi be hemoglobino.
Per savo gyvenimą (tai yra maždaug 120 dienų) eritrocitas atlieka milžinišką darbą, pernešdamas iš plaučių į audinius apie milijardą deguonies molekulių. Tačiau hemoglobinas turi įdomią savybę: jis ne visada su tuo pačiu godumu prijungia deguonį, taip pat neduoda jo aplinkinėms ląstelėms su tokiu pat noru. Tokį hemoglobino elgesį lemia jo erdvinė struktūra ir jį gali reguliuoti tiek vidiniai, tiek išoriniai veiksniai.
Hemoglobino prisotinimo deguonimi plaučiuose procesas (arba hemoglobino disociacija ląstelėse) apibūdinamas kreive, turinčia S formą. Dėl šios priklausomybės normalus deguonies tiekimas į ląsteles įmanomas net ir esant nedideliems jo lašams kraujyje (nuo 98 iki 40 mm Hg).
S formos kreivės padėtis nėra pastovi, o jos pokytis rodo svarbius hemoglobino biologinių savybių pokyčius. Jei kreivė pasislenka į kairę, o jos lenkimas sumažėja, tai rodo padidėjusį hemoglobino afinitetą deguoniui, sumažėjusį atvirkštinį procesą - oksihemoglobino disociaciją. Priešingai, šios kreivės poslinkis į dešinę (ir lenkimo padidėjimas) rodo priešingą vaizdą – hemoglobino afiniteto deguoniui sumažėjimą ir geresnį grįžimą į jo audinius. Akivaizdu, kad kreivės poslinkis į kairę yra tinkamas deguonies surinkimui plaučiuose, o į dešinę - jo išleidimui audiniuose.
Oksihemoglobino disociacijos kreivė skiriasi priklausomai nuo terpės pH ir temperatūros. Kuo žemesnis pH (paslinkimas į rūgštinę pusę) ir aukštesnė temperatūra, tuo blogiau hemoglobinas sugauna deguonį, bet tuo geriau jis atiduodamas audiniams oksihemoglobino disociacijos metu. Iš čia ir daroma išvada: karštoje atmosferoje kraujo prisotinimas deguonimi yra neefektyvus, tačiau kylant kūno temperatūrai oksihemoglobino iškrovimas iš deguonies vyksta labai aktyviai.
Eritrocitai taip pat turi savo reguliavimo prietaisą. Tai 2,3-difosfoglicerino rūgštis, kuri susidaro skaidant gliukozę. Nuo šios medžiagos priklauso ir hemoglobino „nuotaika“ deguonies atžvilgiu. Kai 2,3-difosfoglicerino rūgštis kaupiasi raudonuosiuose kraujo kūneliuose, ji sumažina hemoglobino afinitetą deguoniui ir skatina jo grįžimą į audinius. Jei to nepakanka – vaizdas apverčiamas.
Įdomūs įvykiai vyksta ir kapiliaruose. Arteriniame kapiliaro gale deguonis difunduoja statmenai kraujo judėjimui (iš kraujo į ląstelę). Judėjimas vyksta dalinio deguonies slėgio skirtumo kryptimi, ty į ląsteles.
Pirmenybė ląstelei teikiama fiziškai ištirpusiam deguoniui, ir jis pirmiausia naudojamas. Tuo pačiu metu oksihemoglobinas taip pat iškraunamas nuo jo naštos. Kuo intensyviau organizmas dirba, tuo daugiau jam reikia deguonies. Išsiskiriant deguoniui, išsiskiria hemoglobino čiuptuvai. Dėl audinių absorbcijos deguonies oksihemoglobino kiekis veniniame kraujyje sumažėja nuo 97 iki 65–75%.
Oksihemoglobino iškrovimas pakeliui prisideda prie anglies dioksido pernešimo. Pastarasis, susidaręs audiniuose kaip galutinis anglies turinčių medžiagų degimo produktas, patenka į kraują ir gali sukelti reikšmingą aplinkos pH sumažėjimą (rūgštėjimą), o tai nesuderinama su gyvybe. Tiesą sakant, arterinio ir veninio kraujo pH gali svyruoti itin siaurame diapazone (ne daugiau kaip 0,1), o tam reikia neutralizuoti anglies dvideginį ir išnešti jį iš audinių į plaučius.
Įdomu tai, kad anglies dvideginio kaupimasis kapiliaruose ir šiek tiek sumažėjęs terpės pH kaip tik prisideda prie deguonies išsiskyrimo oksihemoglobinu (disociacijos kreivė pasislenka į dešinę, o S formos vingis didėja). Hemoglobinas, kuris atlieka paties kraujo buferinės sistemos vaidmenį, neutralizuoja anglies dioksidą. Taip susidaro bikarbonatai. Dalį anglies dioksido suriša pats hemoglobinas (dėl to susidaro karbhemoglobinas). Apskaičiuota, kad hemoglobinas tiesiogiai arba netiesiogiai dalyvauja pernešant iki 90% anglies dioksido iš audinių į plaučius. Plaučiuose vyksta atvirkštiniai procesai, nes hemoglobino prisotinimas deguonimi padidina jo rūgštines savybes ir į aplinką grįžta vandenilio jonai. Pastarieji, susijungę su bikarbonatais, sudaro anglies rūgštį, kurią fermentas karboanhidrazė skaido į anglies dioksidą ir vandenį. Plaučiai išskiria anglies dioksidą, o oksihemoglobinas, jungiantis katijonus (mainais už atskilusius vandenilio jonus), juda į periferinių audinių kapiliarus. Toks glaudus ryšys tarp audinių aprūpinimo deguonimi ir anglies dioksido pašalinimo iš audinių į plaučius primena, kad naudojant deguonį gydymo tikslais, reikia nepamiršti ir kitos hemoglobino funkcijos – išlaisvinti organizmą nuo pertekliaus. anglies dioksidas.
Arterinis-veninis skirtumas arba deguonies slėgio skirtumas palei kapiliarą (nuo arterinio iki veninio galo) leidžia suprasti audinių deguonies poreikį. Oksihemoglobino kapiliarų eigos ilgis skirtinguose organuose skiriasi (ir jų deguonies poreikiai nėra vienodi). Todėl, pavyzdžiui, deguonies įtampa smegenyse krenta mažiau nei miokarde.
Tačiau čia reikia padaryti išlygą ir prisiminti, kad miokardas ir kiti raumenų audiniai yra ypatingomis sąlygomis. Raumenų ląstelės turi aktyvią deguonies surinkimo iš tekančio kraujo sistemą. Šią funkciją atlieka mioglobinas, kurio struktūra tokia pati ir veikia tuo pačiu principu kaip ir hemoglobinas. Tik mioglobinas turi vieną baltymų grandinę (o ne keturias, kaip hemoglobinas) ir atitinkamai vieną hemą. Mioglobinas yra kaip ketvirtadalis hemoglobino ir sulaiko tik vieną deguonies molekulę.
Mioglobino struktūros ypatumas, kurį riboja tik tretinis jo baltymo molekulės organizavimo lygis, yra susijęs su sąveika su deguonimi. Mioglobinas suriša deguonį penkis kartus greičiau nei hemoglobinas (turi didelį afinitetą deguoniui). Mioglobino prisotinimo (arba oksimioglobino disociacijos) su deguonimi kreivė yra hiperbolės, o ne S formos. Tai turi didelę biologinę prasmę, nes mioglobinas, esantis giliai raumeniniame audinyje (kur mažas dalinis deguonies slėgis), godžiai griebia deguonį net ir esant žemai įtampai. Tarsi susidaro deguonies rezervas, kuris prireikus išleidžiamas energijai formuoti mitochondrijose. Pavyzdžiui, širdies raumenyje, kuriame yra daug mioglobino, diastolės laikotarpiu ląstelėse susidaro deguonies rezervas oksimioglobino pavidalu, kuris sistolės metu patenkina raumenų audinio poreikius.
Matyt, nuolatinis mechaninis raumenų organų darbas reikalavo papildomų deguonies gaudymo ir rezervavimo prietaisų. Gamta jį sukūrė mioglobino pavidalu. Gali būti, kad ne raumenų ląstelėse yra kažkoks dar nežinomas deguonies surinkimo iš kraujo mechanizmas.
Apskritai eritrocitų hemoglobino darbo naudingumą lemia tai, kiek jis sugebėjo pernešti į ląstelę ir pernešti į ją deguonies molekules bei pašalinti audinių kapiliaruose besikaupiantį anglies dvideginį. Deja, šis darbuotojas kartais nedirba visa jėga ir ne dėl savo kaltės: deguonies išsiskyrimas iš oksihemoglobino kapiliare priklauso nuo ląstelėse vykstančių biocheminių reakcijų gebėjimo vartoti deguonį. Jei deguonies suvartojama mažai, atrodo, kad jis „sąstingsta“ ir dėl mažo tirpumo skystoje terpėje nebetenka iš arterijų sluoksnio. Tuo pačiu metu gydytojai pastebi arterioveninio deguonies skirtumo sumažėjimą. Pasirodo, hemoglobinas nenaudingai perneša dalį deguonies, be to, išima mažiau anglies dioksido. Situacija nėra maloni.
Deguonies transportavimo sistemos veikimo natūraliomis sąlygomis dėsnių žinojimas leidžia gydytojui padaryti nemažai naudingų išvadų, kaip teisingai taikyti deguonies terapiją. Savaime suprantama, kad kartu su deguonimi būtina naudoti ir eritropoezę stimuliuojančias, pažeisto organizmo kraujotaką didinančias ir deguonies panaudojimą organizmo audiniuose padedančias priemones.
Tuo pačiu metu būtina aiškiai žinoti, kokiais tikslais ląstelėse sunaudojamas deguonis, užtikrinant normalų jų egzistavimą?
Pakeliui į vietą, kurioje dalyvauja medžiagų apykaitos reakcijose ląstelių viduje, deguonis įveikia daugybę struktūrinių darinių. Svarbiausios iš jų – biologinės membranos.
Bet kuri ląstelė turi plazminę (arba išorinę) membraną ir keistą įvairovę kitų membraninių struktūrų, kurios riboja tarpląstelines daleles (organelles). Membranos – tai ne tik pertvaros, o dariniai, atliekantys ypatingas funkcijas (medžiagų transportavimą, skaidymą ir sintezę, energijos gamybą ir kt.), kurias lemia jų organizacija ir jų biomolekulių sudėtis. Nepaisant skirtingų membranų formų ir dydžių, jas daugiausia sudaro baltymai ir lipidai. Likusios medžiagos, taip pat randamos membranose (pavyzdžiui, angliavandeniai), yra sujungtos cheminiais ryšiais arba su lipidais, arba su baltymais.
Mes nesigilinsime į baltymų ir lipidų molekulių organizavimo membranose detales. Svarbu pažymėti, kad visi biomembranų struktūros modeliai („sumuštinis“, „mozaika“ ir kt.) rodo, kad membranose yra bimolekulinė lipidų plėvelė, kurią kartu laiko baltymų molekulės.
Membranos lipidų sluoksnis yra skysta plėvelė, kuri nuolat juda. Deguonis dėl savo gero tirpumo riebaluose praeina per dvigubą lipidinį membranų sluoksnį ir patenka į ląsteles. Dalis deguonies į vidinę ląstelių aplinką perneša per nešiklius, tokius kaip mioglobinas. Manoma, kad deguonis ląstelėje yra tirpios būsenos. Tikriausiai jis labiau tirpsta lipidiniuose dariniuose, mažiau – hidrofiliniuose. Prisiminkite, kad deguonies struktūra puikiai atitinka oksidatoriaus, naudojamo kaip elektronų gaudyklė, kriterijus. Yra žinoma, kad pagrindinė oksidacinių reakcijų koncentracija vyksta specialiose organelėse – mitochondrijose. Vaizdiniai palyginimai, kuriuos biochemikai suteikė mitochondrijoms, rodo šių mažų (0,5–2 mikronų dydžio) dalelių paskirtį. Jos vadinamos ir ląstelės „energetikos stotimis“, ir „elektrinėmis“, taip pabrėžiant jų pagrindinį vaidmenį formuojant daug energijos turinčių junginių.
Čia galbūt verta padaryti nedidelį nukrypimą. Kaip žinote, vienas iš esminių gyvų dalykų bruožų yra efektyvus energijos išgavimas. Žmogaus organizmas naudoja išorinius energijos šaltinius – maistines medžiagas (angliavandenius, lipidus ir baltymus), kurios virškinamojo trakto hidrolizinių fermentų pagalba suskaidomos į smulkesnius gabalėlius (monomerus). Pastarieji yra absorbuojami ir pristatomi į ląsteles. Energetinė vertė yra tik tos medžiagos, kuriose yra vandenilio, kuris turi daug laisvos energijos. Pagrindinė ląstelės, tiksliau, joje esančių fermentų, užduotis yra apdoroti substratus taip, kad iš jų būtų atplėštas vandenilis.
Beveik visos fermentų sistemos, atliekančios panašų vaidmenį, yra lokalizuotos mitochondrijose. Čia oksiduojasi gliukozės (piruvinės rūgšties), riebalų rūgščių fragmentas ir anglies aminorūgščių skeletai. Po galutinio apdorojimo likęs vandenilis „atplėšiamas“ nuo šių medžiagų.
Vandenilis, kuris specialių fermentų (dehidrogenazių) pagalba atskiriamas nuo degiųjų medžiagų, yra ne laisvos formos, o susijęs su specialiais nešikliais – kofermentais. Tai nikotinamido (vitamino PP) dariniai – NAD (nikotinamido adenino dinukleotidas), NADP (nikotinamido adenino dinukleotido fosfatas) ir riboflavino (vitamino B 2) dariniai – FMN (flavino mononukleotidas) ir FAD (flavino adenino dinukleotidas).
Vandenilis dega ne iš karto, o palaipsniui, dalimis. Priešingu atveju ląstelė negalėtų panaudoti savo energijos, nes vandenilio sąveika su deguonimi sukeltų sprogimą, o tai nesunkiai įrodoma laboratoriniais eksperimentais. Kad vandenilis dalimis atiduotų jame sukauptą energiją, vidinėje mitochondrijų membranoje yra elektronų ir protonų nešėjų grandinė, kitaip vadinama kvėpavimo grandine. Tam tikrame šios grandinės atkarpoje elektronų ir protonų keliai išsiskiria; elektronai šokinėja per citochromus (sudarytus, kaip ir hemoglobiną, iš baltymų ir hemo), o protonai išeina į aplinką. Kvėpavimo grandinės pabaigoje, kur yra citochromo oksidazė, elektronai „slysta“ ant deguonies. Tokiu atveju elektronų energija visiškai užgęsta, o deguonis, surišantis protonus, redukuojamas į vandens molekulę. Vanduo kūnui neturi energetinės vertės.
Kvėpavimo grandine šokinėjančių elektronų išskiriama energija paverčiama adenozino trifosfato – ATP cheminių ryšių energija, kuri gyvuose organizmuose tarnauja kaip pagrindinis energijos kaupiklis. Kadangi čia sujungiami du veiksmai: oksidacija ir daug energijos turinčių fosfatinių jungčių susidarymas (turi ATP), energijos generavimo procesas kvėpavimo grandinėje vadinamas oksidaciniu fosforilinimu.
Kaip vyksta elektronų judėjimo kvėpavimo grandine ir energijos paėmimo šio judėjimo metu derinys? Dar ne visai aišku. Tuo tarpu biologinių energijos keitiklių veikimas išspręstų daugybę problemų, susijusių su patologinio proceso paveiktų organizmo ląstelių, kaip taisyklė, patiriančių energijos alkį, išgelbėjimu. Ekspertų teigimu, atskleidus gyvų būtybių energijos gamybos mechanizmo paslaptis, bus sukurti techniškai perspektyvesni energijos generatoriai.
Tai yra perspektyvos. Iki šiol žinoma, kad elektronų energija gaudoma trijose kvėpavimo grandinės atkarpose, todėl degant dviem vandenilio atomams susidaro trys ATP molekulės. Tokio energijos transformatoriaus efektyvumas artėja prie 50%. Atsižvelgiant į tai, kad ląstelei tiekiamos energijos dalis vandenilio oksidacijos metu kvėpavimo grandinėje yra mažiausiai 70-90%, suprantami spalvingi palyginimai, kurie buvo apdovanoti mitochondrijomis.
ATP energija naudojama įvairiausiuose procesuose: sudėtingoms struktūroms (pavyzdžiui, baltymams, riebalams, angliavandeniams, nukleino rūgštims) surinkti iš statybinių baltymų, atlikti mechaninę veiklą (raumenų susitraukimą), elektrinį darbą (nervinių impulsų atsiradimui ir sklidimui). ), medžiagų transportavimas ir kaupimasis ląstelių viduje ir tt Trumpai tariant, gyvenimas be energijos neįmanomas, o kai tik jos smarkiai pritrūksta, gyvos būtybės miršta.
Grįžkime prie klausimo apie deguonies vietą energijos gamyboje. Iš pirmo žvilgsnio tiesioginis deguonies dalyvavimas šiame gyvybiškai svarbiame procese atrodo užmaskuotas. Tikriausiai būtų tikslinga vandenilio deginimą (ir energijos generavimą pakeliui) palyginti su gamybos linija, nors kvėpavimo grandinė yra linija, skirta ne surinkti, o medžiagai „išardyti“.
Vandenilis yra kvėpavimo grandinės pradžioje. Iš jo elektronų srautas veržiasi į galutinį tašką – deguonį. Trūkstant deguonies arba jo pritrūkus, gamybos linija arba sustoja, arba neveikia pilna apkrova, nes nėra kam jos iškrauti, arba apribotas iškrovimo efektyvumas. Nėra elektronų srauto – nėra energijos. Pagal taiklų iškilaus biochemiko A. Szent-Gyorgyi apibrėžimą, gyvybę valdo elektronų srautas, kurio judėjimą nustato išorinis energijos šaltinis – Saulė. Kyla pagunda tęsti šią mintį ir pridurti, kad kadangi gyvybę valdo elektronų srautas, tai deguonis palaiko tokio srauto tęstinumą.
Ar įmanoma deguonį pakeisti kitu elektronų akceptoriumi, iškrauti kvėpavimo grandinę ir atkurti energijos gamybą? Iš principo tai įmanoma. Tai lengvai įrodoma laboratoriniais eksperimentais. Organizmui pasirinkti tokį elektronų akceptorių kaip deguonis, kad jis būtų lengvai pernešamas, prasiskverbtų į visas ląsteles ir dalyvautų redokso reakcijose – vis dar nesuvokiama užduotis.
Taigi, deguonis, išlaikydamas elektronų srauto tęstinumą kvėpavimo grandinėje, normaliomis sąlygomis prisideda prie nuolatinio energijos susidarymo iš medžiagų, patenkančių į mitochondrijas.
Žinoma, aukščiau pateikta situacija yra šiek tiek supaprastinta ir tai padarėme norėdami aiškiau parodyti deguonies vaidmenį reguliuojant energijos procesus. Tokio reguliavimo efektyvumą lemia judančių elektronų energijos (elektros srovės) transformavimo į ATP jungčių cheminę energiją aparato veikimas. Jei maistinės medžiagos net ir esant deguoniui. degintis mitochondrijose „už nieką“, išsiskirianti šiluminė energija tokiu atveju nenaudinga organizmui, gali atsirasti energijos badas su visomis iš to išplaukiančiomis pasekmėmis. Tačiau tokie ekstremalūs sutrikusio fosforilinimo atvejai elektronų perdavimo metu audinių mitochondrijose vargu ar įmanomi ir praktiškai nebuvo susidurta.
Daug dažniau pasitaiko energijos gamybos sutrikimo atvejai, susiję su nepakankamu deguonies tiekimu į ląsteles. Ar tai reiškia greitą mirtį? Pasirodo, kad ne. Evoliucija elgėsi išmintingai, palikdama tam tikrą energijos jėgą žmogaus audiniams. Jį užtikrina bedeguonis (anaerobinis) energijos susidarymo iš angliavandenių kelias. Tačiau jo efektyvumas yra palyginti mažas, nes tų pačių maistinių medžiagų oksidacija esant deguoniui suteikia 15-18 kartų daugiau energijos nei be jo. Tačiau kritinėse situacijose organizmo audiniai išlieka gyvybingi būtent dėl anaerobinės energijos generavimo (per glikolizę ir glikogenolizę).
Šis nedidelis nukrypimas, pasakojantis apie energijos formavimosi potencialą ir organizmo egzistavimą be deguonies, yra papildomas įrodymas, kad deguonis yra svarbiausias gyvybės procesų reguliatorius ir be jo egzistavimas neįmanomas.
Tačiau ne mažiau svarbus deguonies dalyvavimas ne tik energetiniuose, bet ir plastiniuose procesuose. Dar 1897 m. mūsų žymus tautietis A. N. Bachas ir vokiečių mokslininkas K. Engleris, sukūrę poziciją „dėl lėto medžiagų oksidacijos aktyvintu deguonimi“, atkreipė dėmesį į šią deguonies pusę. Ilgą laiką šios nuostatos liko užmarštyje dėl per didelio tyrėjų susidomėjimo deguonies dalyvavimo energijos reakcijose problema. Tik septintajame dešimtmetyje vėl buvo iškeltas klausimas dėl deguonies vaidmens oksiduojant daugelį natūralių ir svetimų junginių. Kaip paaiškėjo, šis procesas neturi nieko bendra su energijos formavimu.
Pagrindinis organas, kuris naudoja deguonį, kad įneštų jį į oksiduotos medžiagos molekulę, yra kepenys. Kepenų ląstelėse taip neutralizuojama daug pašalinių junginių. Ir jei kepenys pagrįstai vadinamos vaistų ir nuodų neutralizavimo laboratorija, tai deguoniui šiame procese skiriama labai garbinga (jei ne dominuojanti) vieta.
Trumpai apie deguonies suvartojimo aparato plastikiniams tikslams lokalizaciją ir išdėstymą. Endoplazminio tinklo membranose, prasiskverbiančiose į kepenų ląstelių citoplazmą, yra trumpa elektronų pernešimo grandinė. Jis skiriasi nuo ilgos (su daugybe nešiotojų) kvėpavimo grandinės. Elektronų ir protonų šaltinis šioje grandinėje yra redukuotas NADP, kuris susidaro citoplazmoje, pavyzdžiui, oksiduojantis gliukozei pentozės fosfato cikle (todėl gliukozę galima vadinti visaverčiu medžiagų detoksikacijos partneriu). Elektronai ir protonai perkeliami į specialų baltymą, kuriame yra flavino (FAD), o iš jo į galutinę grandį – specialų citochromą, vadinamą citochromu P-450. Kaip ir hemoglobinas ir mitochondrijų citochromai, tai yra hemo turintis baltymas. Jo funkcija dvejopa: suriša oksiduotą medžiagą ir dalyvauja aktyvuojant deguonį. Galutinis tokios sudėtingos citochromo P-450 funkcijos rezultatas išreiškiamas tuo, kad vienas deguonies atomas patenka į oksiduotos medžiagos molekulę, antrasis - į vandens molekulę. Skirtumai tarp galutinių deguonies suvartojimo aktų formuojantis energijai mitochondrijose ir vykstant endoplazminio tinklo medžiagų oksidacijai yra akivaizdūs. Pirmuoju atveju deguonis naudojamas vandens susidarymui, o antruoju – ir vandeniui, ir oksiduotam substratui susidaryti. Plastikiniams tikslams organizme suvartojamo deguonies dalis gali būti 10-30% (priklausomai nuo palankios šių reakcijų eigos sąlygų).
Kelti klausimą (net grynai teoriškai) apie galimybę deguonį pakeisti kitais elementais yra beprasmiška. Turint omenyje, kad šis deguonies panaudojimo kelias būtinas ir svarbiausių natūralių junginių – cholesterolio, tulžies rūgščių, steroidinių hormonų – mainams, nesunku suprasti, kiek deguonies funkcijos tęsiasi. Pasirodo, jis reguliuoja daugelio svarbių endogeninių junginių susidarymą ir pašalinių medžiagų (arba, kaip dabar jie vadinami, ksenobiotikų) detoksikaciją.
Tačiau reikia pažymėti, kad endoplazminio tinklo fermentinė sistema, kuri naudoja deguonį ksenobiotikams oksiduoti, turi tam tikrų išlaidų, kurios yra tokios. Kartais, kai į medžiagą patenka deguonies, susidaro toksiškesnis junginys nei pirminis. Tokiais atvejais deguonis veikia tarsi bendrininkas, apsinuodijęs organizmą nekenksmingais junginiais. Tokios išlaidos įgauna rimtą posūkį, pavyzdžiui, kai iš prokancerogenų, dalyvaujant deguoniui, susidaro kancerogenai. Visų pirma, gerai žinomas tabako dūmų komponentas benzpirenas, kuris buvo laikomas kancerogenu, iš tikrųjų įgyja šias savybes, kai organizme oksiduojasi ir susidaro oksibenzopirenas.
Minėti faktai verčia atkreipti ypatingą dėmesį į tuos fermentinius procesus, kuriuose deguonis naudojamas kaip statybinė medžiaga. Kai kuriais atvejais būtina sukurti prevencines priemones prieš šį deguonies suvartojimo būdą. Ši užduotis labai sunki, tačiau reikia ieškoti požiūrių į ją, norint įvairių metodų pagalba nukreipti reguliuojančius deguonies potencialus organizmui reikalinga kryptimi.
Pastarasis ypač svarbus, kai deguonis naudojamas tokiame „nekontroliuojamame“ procese kaip nesočiųjų riebalų rūgščių oksidacija peroksidu (arba laisvaisiais radikalais). Nesočiosios riebalų rūgštys yra įvairių lipidų dalis biologinėse membranose. Membranų architektonika, jų pralaidumas ir membranas sudarančių fermentinių baltymų funkcijos daugiausia priklauso nuo įvairių lipidų santykio. Lipidų peroksidacija vyksta arba su fermentų pagalba, arba be jų. Antrasis variantas nesiskiria nuo laisvųjų radikalų lipidų oksidacijos įprastose cheminėse sistemose ir reikalauja askorbo rūgšties. Deguonies dalyvavimas lipidų peroksidacijoje, žinoma, nėra geriausias būdas pritaikyti jo vertingas biologines savybes. Šio proceso laisvųjų radikalų pobūdis, kurį gali inicijuoti juodoji geležis (radikalų susidarymo centras), leidžia per trumpą laiką sukelti membranų lipidinio stuburo irimą ir, atitinkamai, ląstelių mirtį.
Tačiau natūraliomis sąlygomis tokia katastrofa neįvyksta. Ląstelėse yra natūralių antioksidantų (vitamino E, seleno, kai kurių hormonų), kurie nutraukia lipidų peroksidacijos grandinę, neleidžia susidaryti laisviesiems radikalams. Nepaisant to, deguonies naudojimas lipidų peroksidacijoje, pasak kai kurių mokslininkų, turi ir teigiamų aspektų. Biologinėmis sąlygomis lipidų peroksidacija yra būtina membranos savaiminiam atsinaujinimui, nes lipidų peroksidai yra labiau vandenyje tirpūs junginiai ir lengviau išsiskiria iš membranos. Jas pakeičia naujos, hidrofobinės lipidų molekulės. Tik šio proceso perteklius veda prie membranų griūties ir patologinių pokyčių organizme.
Atėjo laikas įvertinti. Taigi deguonis yra svarbiausias gyvybinių procesų reguliatorius, kurį organizmo ląstelės naudoja kaip būtiną komponentą energijai formuotis mitochondrijų kvėpavimo grandinėje. Šių procesų deguonies poreikiai pateikiami skirtingai ir priklauso nuo daugelio sąlygų (nuo fermentinės sistemos galios, substrato gausos ir paties deguonies prieinamumo), tačiau vis tiek liūto dalis deguonies išleidžiama energetiniams procesams. Vadinasi, „pragyvenimo užmokestį“ ir atskirų audinių bei organų funkcijas ūmaus deguonies trūkumo atveju lemia endogeninės deguonies atsargos ir bedeguonies energijos gamybos kelio galia.
Tačiau lygiai taip pat svarbu tiekti deguonį kitiems plastiko procesams, nors tam sunaudojama mažesnė jo dalis. Be daugelio būtinų natūralių sintezių (cholesterolio, tulžies rūgščių, prostaglandinų, steroidinių hormonų, biologiškai aktyvių aminorūgščių apykaitos produktų), deguonies buvimas ypač reikalingas vaistų ir nuodų neutralizavimui. Apsinuodijus svetimomis medžiagomis galima manyti, kad deguonis yra svarbesnis plastikui, o ne energetiniams tikslams. Esant apsvaigimui, ši veiksmo pusė tiesiog randa praktinį pritaikymą. Ir tik vienu atveju gydytojas turi galvoti, kaip uždėti barjerą deguonies suvartojimui ląstelėse. Kalbame apie deguonies naudojimo slopinimą lipidų peroksidacijoje.
Kaip matome, deguonies tiekimo ir vartojimo organizme ypatybių žinojimas yra raktas į sutrikimus, atsirandančius esant įvairioms hipoksinėms sąlygoms, ir į teisingą terapinio deguonies panaudojimo klinikoje taktiką.
Maskvos žemės ūkio akademijos Zoologijos fakultetas. Neoficiali svetainė
Pabandykime uždaryti burną, užspausti nosį ir trumpam nustoti kvėpuoti. Vos po kelių sekundžių mes jau jaučiame, kad mums tikrai reikia giliai įkvėpti. Kiekvienai mūsų kūno ląstelei reikia deguonies kas sekundę. Deguonis yra oro dalis. Tai tiesiogiai veikia visų mūsų kūno organų darbą ir jame vykdomą medžiagų apykaitą.
Kodėl reikalingas deguonis?
Be deguonies negalėsime gauti savo gyvenimui reikalingos energijos iš maisto. Kuo daugiau energijos žmogus išleidžia kokiai nors veiklai, tuo daugiau deguonies jam reikia šioms išlaidoms atstatyti. Dėl šios priežasties šokinėdami, bėgiodami ar atlikdami, pavyzdžiui, gimnastikos pratimus, kvėpuojame daug dažniau ir giliau.
Kas yra trachėja?
Įkvėpimo metu oras pirmiausia patenka į gerklas, vėliau į trachėją – trachėją. Trachėja išdėstyta labai sumaniai: kai ką nors nuryjame, ji užsidaro plonu atvartu, kad maisto trupiniai nepatektų į plaučius.
Kaip išdėstyti bronchai ir plaučiai?
Žmogaus trachėja išsišakoja į plačius vamzdelius, vadinamus bronchais. Mažiausios bronchų šakos yra bronchiolės. Bronchai veda į plaučius – dešinę ir kairę. Patys plaučiai susideda iš daugybės mažų pūslelių (alveolių) ir yra vizualiai panašūs į 2 dideles kempines.
Kaip vyksta kvėpavimas?
Kai žmogus įkvepia, plaučiai išsiplečia ir alveolės gauna galimybę prisipildyti gryno oro. Kraujas, tekantis per indus, sugeria deguonį ir perneša jį į visas kūno ląsteles. Mainais kraujas sukauptą anglies dioksidą atiduoda į alveoles. Tuo mes iškvėpiame.
Kodėl geriau kvėpuoti per nosį?
Geriau kvėpuoti per nosį. Faktas yra tas, kad nosies kanaluose oras išvalomas, pašildomas iki reikiamos temperatūros ir įgauna optimalią drėgmę. Jeigu žmogus kvėpuoja per burną, vadinasi, jį kankina sloga ar kita liga. Visiems žinomas faktas, kad žmogus, neįpratęs kvėpuoti per nosį, dažniau suserga, greičiau pavargsta, turi žemą darbingumą. Intensyviai judant geriau įkvėpti per nosį, o iškvėpti per burną.
Kodėl užterštas oras pavojingas?
Oras, kuriuo kvėpuojame, turi būti švarus. Yra žinoma, kad palaisčius kiemus ir gatves, dulkių kiekis sumažėja perpus. Jei kvėpuojate užterštu oru, smarkiai pablogėja smegenų kraujotaka, medžiagų apykaita, vidaus organų darbas, atsiranda vangumas, prislėgta nuotaika. Miego metu ypač svarbus švarus oras.
Oro svarba augalų ir žmonių gyvenimui.
Oras yra įvairių dujų mišinys. Deguonyje yra daug azoto ir deguonies. Įdomiausia, kad be šių komponentų gyvybė planetoje neįmanoma. Taip yra dėl to, kad šios cheminės medžiagos prisideda prie įvairių organizmo reakcijų srauto. Be jų medžiagų apykaita neįmanoma.
Kokią reikšmę žmogaus gyvybei, augalams ir visiems gyviems organizmams turi oras, deguonis?
Šios dujos dalyvauja medžiagų apykaitos procesuose. Šių dujų dėka visi gyvi organizmai kvėpuoja. Tai taikoma ir žmonėms, ir augalams. Be to. įkvepiant orą, gyvūnų ir žmonių organizme vyksta gliukozės oksidacijos procesas. Šios cheminės reakcijos metu išsiskiria energija.
Be energijos, savo ruožtu, neįmanoma atlikti judėjimo.
Kiek sveikas žmogus, žmogaus smegenys gali gyventi be oro, deguonies?
Vertybės dviprasmiškos. Tai priklauso nuo fizinės sveikatos ir treniruočių. Paprastai vidutinis žmogus be oro gali išbūti vidutiniškai 4–9 minutes. Jei atsižvelgsite į buvimą po vandeniu, vidutinis paplūdimio lankytojas po vandeniu gali būti 30–80 sekundžių. O merginos, kurios išgauna perlus iš vandens, gali gyventi be oro 5 minutes. Faktas yra tas, kad be deguonies energijos gamyba sustoja ir širdis sustoja. Be deguonies smegenų ląstelės miršta.
Dabar sukurta daug būdų, kaip pratęsti dusulį. Šias technikas praktikuoja jogai ir garsūs narai.
Kodėl sulaikant kvėpavimą kraujyje kaupiasi anglies dioksidas?
Tai atsiranda dėl medžiagų apykaitos procesų, o tiksliau – gliukozės oksidacijos metu. Gliukozės ir deguonies sąveika gamina vandenį ir anglies dioksidą, kuris kaupiasi organizme.
Kiek oro, deguonies žmogui reikia per valandą, per dieną?
Kiekvienam asmeniui tai yra skirtingi skaičiai. Kiekis priklauso ir nuo apkrovos.
Apytikslis oro suvartojimo per minutę duomenys:
- Sėdėjimo ir poilsio padėtis 6 l
- Lengva mankšta 20 l
- Fitneso, kardio treniruotės 60 l
Tai yra, tą dieną reikšmės bus:
- 864 litrai ramybės būsenoje
- 28800 litrų esant lengvam apkrovimui
- 86400 litrų esant dideliems kroviniams
Reikalingas oro, deguonies kiekis vienam asmeniui patalpoje: vertė
Šie skaičiai grindžiami ventiliacijos konstrukcija.
Vidutinė vertė yra 30–60 kubinių metrų oro per valandą patalpoje.
Koks yra žmogaus kvėpavimo sulaikymo po vandeniu rekordas?
Įrašytas į Gineso rekordų knygą Tomas Sitas. Tai laisvasis naras, kurio plaučių talpa yra 20% didesnė nei įprasto žmogaus. Jo rekordas buvo 22 minutės ir 22 sekundės. Kvėpavimo sulaikymas vyko po vandeniu. Prieš rekordą naras kvėpavo deguonimi iš cilindro ir nevalgė 5 valandas.
Kvėpavimo sulaikymo treniruotės: pratimai
Yra keletas būdų, kaip išmokti sulaikyti kvėpavimą.
Pratimai:
- Ėjimo skaičius. Tiesą sakant, pačioje treniruotės pradžioje nereikia sulaikyti kvėpavimo. Įkvėpti reikia po 10 žingsnių, o iškvėpti – po 10 žingsnių. Laikui bėgant galite įterpti kvėpavimo sulaikymo intervalus įkvėpdami ir iškvėpdami.
- Joga. Beveik visi jogos pratimai yra skirti plaučių talpos didinimui. Jums reikia dažniau praktikuoti jogą.
- Skalavimas. Kad ir kaip paradoksaliai tai skambėtų, šis pratimas dažnai naudojamas pilvo šokiuose. Turite giliai įkvėpti ir tada iškvėpti. Po to atliekami kvėpavimo sulaikymas ir trūkčiojantys pilvo judesiai.
- Šuns kvėpavimas. Dieną karts nuo karto reikia kvėpuoti kaip šunims. Tai yra, dažnai ir trumpai kvėpuoti ir iškvėpti.
Oras yra gyvenimo pagrindas. Be jo žmonių ir kitų gyvų organizmų egzistavimas neįmanomas.
VIDEO: sulaikę kvėpavimą
- 1c įmonė 8.3 mėnesio uždarymas. Kaip uždaryti ketvirtį pradedančiajam buhalteriui žingsnis po žingsnio instrukcijos. Organizacijos apskaitos politikos nustatymas
- Gaminių savikainos apskaičiavimas ir apskaičiavimas Savikainos apskaičiavimas paskirstant sąnaudas
- Vapsvų pardavimas 1s 8.3 apskaitoje. Kaip „1s“ atspindėti ilgalaikio turto pardavimą ir mnma. Ilgalaikio turto pardavimas susigrąžinus nusidėvėjimo priemoką
- Laimingiausi žmonės žemėje: bruožai ir įdomūs faktai