14. Neden bir kapitaliste ihtiyacımız var? Kapitalizmin destekçilerinin favori argümanı, bir işletmenin sahibinin - kapitalistin - aynı zamanda bir işçi, yani özel inisiyatif, liderlik ve rekabet becerilerine sahip bir "üretim organizatörü" olmasıdır.

• Hemoroit için karmaşık çözüm Proctonol'un incelemesini okuyun
• 20 kg nasıl kaybedilir - Guarchibao hakkında gerçek yorumlar

Aşırı oksijen

Oksijen eksikliği

Nedenleri:

• Solunan havada kısmi O2 basıncında azalma;

Neden nefes alıyoruz?

Yaşam için gerekli olan oksijenin solunan havayla birlikte vücuda girebilmesi için nefes almanın gerekli olduğunu ve nefes verirken vücudun karbondioksit saldığını muhtemelen biliyorsunuzdur.

Tüm canlılar nefes alır; hayvanlar, kuşlar ve bitkiler.

Canlı organizmalar neden oksijene bu kadar ihtiyaç duyuyorlar ki onsuz hayat mümkün değil? Peki vücudun sürekli olarak atılması gereken hücrelerdeki karbondioksit nereden geliyor?

Gerçek şu ki, canlı bir organizmanın her hücresi küçük ama çok aktif bir biyokimyasal üretimi temsil eder. Enerji olmadan hiçbir üretimin mümkün olmadığını biliyor musunuz? Hücrelerde ve dokularda meydana gelen tüm işlemler, büyük miktarda enerji tüketimi ile gerçekleşir.

Nereden geliyor?

Yediğimiz yiyeceklerle birlikte – karbonhidratlar, yağlar ve proteinler. Hücrelerde bu maddeler oksitlenir. Çoğu zaman, karmaşık maddelerin bir dönüşüm zinciri, evrensel bir enerji kaynağı olan glikozun oluşumuna yol açar. Glikozun oksidasyonu sonucunda enerji açığa çıkar. Oksijen tam olarak oksidasyon için gerekli olan şeydir. Bu reaksiyonların bir sonucu olarak açığa çıkan enerji, hücre tarafından özel yüksek enerjili moleküller biçiminde depolanır; bunlar, piller veya akümülatörler gibi, gerektiğinde enerjiyi serbest bırakırlar. Ve besin oksidasyonunun son ürünü, vücuttan atılan su ve karbondioksittir: hücrelerden kana girer, karbondioksiti akciğerlere taşır ve nefes verme sırasında oradan dışarı atılır. Bir saat içinde kişi akciğerlerden 5 ila 18 litre karbondioksit ve 50 grama kadar su salgılar.

Bu arada.

Biyokimyasal süreçlerin "yakıtı" olan yüksek enerjili moleküllere ATP - adenozin trifosforik asit adı verilir. İnsanlarda bir ATP molekülünün ömrü 1 dakikadan azdır. İnsan vücudu günde yaklaşık 40 kg ATP sentezler, ancak bunların tamamı neredeyse anında harcanır ve vücutta neredeyse hiç ATP rezervi oluşturulmaz. Normal yaşam için sürekli olarak yeni ATP moleküllerinin sentezlenmesi gerekir. Bu nedenle oksijen olmadan canlı bir organizma en fazla birkaç dakika yaşayabilir.

Oksijene ihtiyaç duymayan canlılar var mıdır?

Her birimiz anaerobik solunum süreçlerine aşinayız! Bu nedenle, hamurun veya kvasın fermantasyonu, maya tarafından gerçekleştirilen anaerobik bir işlemin bir örneğidir: glikozu etanole (alkol) oksitlerler; Sütün ekşitilmesi işlemi, laktik asit fermantasyonunu gerçekleştiren - süt şekeri laktozunu laktik asite dönüştüren laktik asit bakterilerinin çalışmasının sonucudur.

Oksijensiz solunum mevcutsa neden oksijenli solunuma ihtiyacınız var?

Daha sonra aerobik oksidasyon, anaerobik oksidasyondan birçok kez daha etkilidir. Karşılaştırın: Bir glikoz molekülünün anaerobik parçalanması sırasında yalnızca 2 ATP molekülü oluşur ve bir glikoz molekülünün aerobik parçalanması sonucunda 38 ATP molekülü oluşur! Metabolik süreçlerin yüksek hızına ve yoğunluğuna sahip karmaşık organizmalar için, anaerobik solunum yaşamı sürdürmek için yeterli değildir - örneğin, çalışması için 3-4 pil gerektiren bir elektronik oyuncak, içine yalnızca bir pil takıldığında açılmayacaktır.

İnsan vücudundaki hücrelerde oksijensiz solunum mümkün müdür?

Kesinlikle! Glikoz molekülünün parçalanmasının ilk aşaması olan glikoliz, oksijen olmadan gerçekleşir. Glikoliz hemen hemen tüm canlı organizmalar için ortak bir süreçtir. Glikoliz sırasında piruvik asit (piruvat) oluşur. Hem oksijen hem de oksijensiz solunum sırasında ATP sentezine yol açan daha ileri dönüşümlerin yoluna çıkan odur.

Bu nedenle kaslardaki ATP rezervleri çok küçüktür - yalnızca 1-2 saniyelik kas çalışması için yeterlidir. Bir kasın kısa süreli ancak aktif aktiviteye ihtiyacı varsa, içinde ilk harekete geçen anaerobik solunumdur - daha hızlı etkinleştirilir ve yaklaşık 90 saniyelik aktif kas çalışması için enerji sağlar. Kas iki dakikadan fazla aktif olarak çalışırsa aerobik solunum devreye girer: bununla birlikte ATP üretimi yavaş yavaş gerçekleşir, ancak fiziksel aktiviteyi uzun süre (birkaç saate kadar) sürdürmek için yeterli enerjiyi sağlar.

Senin yorumların:

Söylediklerinin doğru olduğundan habersiz olsalar bile, kendileri hatalarla ilgili suçlamalarda bulunurlar.

ATP'li su. görünüşe göre insanlar okulda pek ders çalışmıyorlardı

Doğal oksijene neden ihtiyaç duyulur?

Oksijen ne içindir?

Artan zihinsel performans;

Vücudun strese karşı direncini arttırmak ve sinir stresini azaltmak;

Kandaki normal oksijen seviyesini korumak, böylece cilt hücrelerinin ve organlarının beslenmesini iyileştirmek;

İç organların işleyişi normalleşir, metabolizma hızlanır;

Kilo kaybı - oksijen, yağların aktif parçalanmasını teşvik eder;

Uykunun normalleşmesi - hücrelerin oksijenle doygunluğu nedeniyle vücut rahatlar, uyku derinleşir ve daha uzun sürer;

Hipoksi sorununun çözülmesi (yani oksijen eksikliği).

Bilim adamlarına ve doktorlara göre doğal oksijen bu görevlerle oldukça başa çıkabiliyor ancak maalesef kentsel koşullarda yeterli miktarda oksijenle ilgili sorunlar ortaya çıkıyor.

Bilim adamları, 200 yıl önce bir kişinin havadan doğal oksijenin% 40'ına kadarını aldığını ve bugün bu rakamın 2 kat azalarak% 21'e düştüğünü belirlediler.

Canlılar neden oksijene ihtiyaç duyar?

Hayvanlar yiyecek olmadan birkaç hafta, su olmadan birkaç gün hayatta kalabilirler. Ancak oksijen olmadan birkaç dakika içinde ölürler.

Oksijen kimyasal bir elementtir ve yeryüzünde en yaygın olanlardan biridir. Çevremizde bulunur ve havanın yaklaşık beşte birini oluşturur (ve neredeyse geri kalanı nitrojendir).

Oksijen hemen hemen tüm diğer elementlerle birleşir. Canlı organizmalarda hidrojen, karbon ve diğer maddelerle birleşerek insan vücudunun toplam ağırlığının yaklaşık üçte ikisini oluşturur.

Normal sıcaklıklarda oksijen diğer elementlerle çok yavaş reaksiyona girerek oksit adı verilen yeni maddeler oluşturur. Bu işleme oksidasyon reaksiyonu denir.

Oksidasyon canlı organizmalarda sürekli olarak meydana gelir. Besin canlı hücrelerin yakıtıdır. Gıda oksitlendiğinde vücudun hareket etmek ve kendi büyümesi için kullandığı enerji açığa çıkar. Canlılarda meydana gelen yavaş oksidasyona genellikle iç solunum denir.

Bir kişi oksijeni akciğerlerden solur. Akciğerlerden dolaşım sistemine girer ve vücutta taşınır. Hava soluyarak vücudumuzun hücrelerine iç solunumları için oksijen sağlarız. Bu nedenle vücudun çalışabilmesi için enerji elde etmek için oksijene ihtiyacımız var.

Solunum sorunu yaşayan kişiler genellikle yüzde kırk ila altmış oksijen içeren havayı soluduğu oksijen odalarına yerleştirilir ve ihtiyaç duyduğu oksijen miktarını elde etmek için fazla enerji harcamasına gerek kalmaz.

Canlılar nefes alabilmek için sürekli olarak havadan oksijen almasına rağmen, oksijen rezervleri hiçbir zaman tükenmez. Bitkiler beslenmeleri sırasında bunu salgılarlar, böylece oksijen kaynaklarımızı yenilerler.

Vücudun neden oksijene ihtiyacı var?

Oksijen- sadece doğada değil aynı zamanda insan vücudunun bileşiminde de en yaygın unsurlardan biri.

Oksijenin kimyasal bir element olarak özel özellikleri, onu canlıların evrimi sırasında yaşamın temel süreçlerinde gerekli bir ortak haline getirmiştir. Oksijen molekülünün elektronik konfigürasyonu, oldukça reaktif olan eşleşmemiş elektronlara sahip olacak şekildedir. Bu nedenle yüksek oksitleyici özelliklere sahip olan oksijen molekülü, biyolojik sistemlerde elektronlar için bir tür tuzak olarak kullanılır ve su molekülündeki oksijenle birleştiğinde enerjisi söner.

Oksijenin bir elektron alıcısı olarak biyolojik süreçler için “evde” olduğuna şüphe yoktur. Oksijenin hem sulu hem de lipit fazlardaki çözünürlüğü, hücreleri (özellikle biyolojik zarları) fiziksel ve kimyasal olarak farklı malzemelerden yapılmış bir organizma için de çok faydalıdır. Bu, hücrelerin herhangi bir yapısal oluşumuna nispeten kolay bir şekilde yayılmasını ve oksidatif reaksiyonlara katılmasını sağlar. Doğru, oksijen, yağlarda sulu ortama göre birkaç kat daha fazla çözünür ve oksijeni terapötik bir madde olarak kullanırken bu dikkate alınır.

Vücudumuzun her hücresi, çeşitli metabolik reaksiyonlarda kullanıldığı kesintisiz oksijen kaynağına ihtiyaç duyar. Hücrelere ulaştırmak ve ayırmak için oldukça güçlü bir taşıma aparatına ihtiyacınız var.

Normal koşullar altında vücut hücrelerinin her dakika yaklaşık 200-250 ml oksijen sağlaması gerekir. Günlük ihtiyacın önemli olduğunu (yaklaşık 300 litre) hesaplamak kolaydır. Çok çalışmakla bu ihtiyaç on kat artar.

Oksijenin pulmoner alveollerden kana difüzyonu, oksijen geriliminin alveolar-kılcal farkı (gradyan) nedeniyle oluşur; normal hava solunduğunda: 104 (alveollerde pO2) - 45 (akciğer kılcal damarlarında pO2) ) = 59 mmHg. Sanat.

Alveol havası (ortalama 6 litre akciğer kapasitesi ile) 850 ml'den fazla oksijen içermez ve bu alveolar rezerv, normal şartlarda vücudun ortalama oksijen ihtiyacının yaklaşık 200 ml olduğu dikkate alındığında vücuda yalnızca 4 dakika boyunca oksijen sağlayabilir. Dakikada.

Moleküler oksijenin kan plazmasında basitçe çözülmesi durumunda (ve içinde zayıf bir şekilde çözünmesi - 100 ml kanda 0,3 ml), o zaman hücrelerin normal ihtiyacını sağlamak için, oksijen miktarının arttırılması gerektiği hesaplanmıştır. vasküler kan akışının hızı dakikada 180 l'ye çıkar. Aslında kan dakikada yalnızca 5 litre hızla hareket eder. Dokulara oksijen dağıtımı harika bir madde olan hemoglobin tarafından gerçekleştirilir.

Hemoglobin %96 protein (globin) ve %4 protein olmayan bileşen (hem) içerir. Hemoglobin, ahtapot gibi dört dokunaçıyla oksijeni yakalar. Akciğerlerin arteriyel kanındaki oksijen moleküllerini özel olarak kavrayan "dokunaçların" rolü, heme veya daha doğrusu merkezinde bulunan iki değerlikli demir atomu tarafından oynanır. Demir, dört bağ kullanılarak porfirin halkasının içine "bağlanır". Porfirinli bu demir kompleksine protohem veya kısaca hem denir. Diğer iki demir bağı porfirin halkasının düzlemine dik olarak yönlendirilir. Bunlardan biri protein alt birimine (globin) gider, diğeri ise serbesttir, doğrudan moleküler oksijeni yakalar.

Hemoglobinin polipeptit zincirleri, konfigürasyonları küresel olana yaklaşacak şekilde uzayda düzenlenir. Dört küreciğin her birinin içine hemin yerleştirildiği bir "cebi" vardır. Her hem bir oksijen molekülünü yakalama kapasitesine sahiptir. Bir hemoglobin molekülü en fazla dört oksijen molekülünü bağlayabilir.

Hemoglobin nasıl “çalışır”?

“Moleküler akciğerin” (ünlü İngiliz bilim adamı M. Perutz'un hemoglobin dediği gibi) solunum döngüsünün gözlemleri, bu pigment proteininin şaşırtıcı özelliklerini ortaya koymaktadır. Dört mücevherin hepsinin bağımsız olarak değil, birlikte çalıştığı ortaya çıktı. Mücevherlerin her biri, eşinin oksijen ekleyip eklemediği konusunda bilgilendirilir. Deoksihemoglobinde tüm "dokunaçlar" (demir atomları) porfirin halkasının düzleminden dışarı çıkar ve bir oksijen molekülünü bağlamaya hazırdır. Bir oksijen molekülünü yakalayan demir, porfirin halkasının içine çekilir. İlk oksijen molekülünün bağlanması en zor olanıdır ve sonraki her molekül daha iyi ve daha kolay hale gelir. Yani hemoglobin “iştah yemekle birlikte gelir” atasözüne göre hareket eder. Oksijenin eklenmesi hemoglobinin özelliklerini bile değiştirir: daha güçlü bir asit haline gelir. Bu durum oksijen ve karbondioksitin taşınmasında büyük önem taşımaktadır.

Akciğerlerde oksijene doymuş hale gelen kırmızı kan hücrelerindeki hemoglobin, onu kan dolaşımı yoluyla vücuttaki hücre ve dokulara taşır. Ancak hemoglobini doyurmadan önce oksijenin kan plazmasında çözünmesi ve kırmızı kan hücresi zarından geçmesi gerekir. Uygulamada, özellikle oksijen tedavisi kullanılırken, doktorun eritrosit hemoglobinin oksijeni tutma ve iletme potansiyel yeteneklerini hesaba katması önemlidir.

Normal koşullar altında bir gram hemoglobin, 1,34 ml oksijeni bağlayabilir. Daha fazla mantık yürüterek, kandaki ortalama% 14-16 ml hemoglobin içeriğiyle 100 ml kanın 18-21 ml oksijeni bağladığını hesaplayabiliriz. Erkeklerde ortalama 4,5 litre ve kadınlarda 4 litre olan kan hacmini hesaba katarsak, eritrosit hemoglobinin maksimum bağlanma aktivitesi yaklaşık 750-900 ml oksijendir. Elbette bu ancak hemoglobinin tamamının oksijene doyması durumunda mümkündür.

Atmosfer havasını solurken hemoglobin tamamen doygun değildir -% 95-97. Nefes almak için saf oksijen kullanarak onu doyurabilirsiniz. Solunan havadaki içeriğini %35'e çıkarmak yeterlidir (normalde %24 yerine). Bu durumda oksijen kapasitesi maksimum olacaktır (100 ml kan başına 21 ml O2'ye eşit). Serbest hemoglobin eksikliği nedeniyle oksijen artık bağlanamayacaktır.

Kanda az miktarda oksijen çözünmüş halde kalır (100 ml kan başına 0,3 ml) ve bu formda dokulara aktarılır. Doğal koşullar altında dokuların ihtiyaçları hemoglobine bağlı oksijenle karşılanır, çünkü plazmada çözünen oksijen önemsiz bir miktardır - 100 ml kanda sadece 0,3 ml. Bu şu sonuca varır: Vücudun oksijene ihtiyacı varsa hemoglobin olmadan yaşayamaz.

Yaşamı boyunca (yaklaşık 120 gün) kırmızı kan hücresi, akciğerlerden dokulara yaklaşık bir milyar oksijen molekülünü aktararak muazzam bir iş yapar. Ancak hemoglobinin ilginç bir özelliği vardır: Oksijeni her zaman aynı hırsla almaz, çevredeki hücrelere de aynı istekle vermez. Hemoglobinin bu davranışı uzaysal yapısı tarafından belirlenir ve hem iç hem de dış faktörler tarafından düzenlenebilir.

Akciğerlerde hemoglobinin oksijenle doyması (veya hücrelerde hemoglobinin ayrışması) süreci S şeklinde bir eğri ile tanımlanır. Bu bağımlılık sayesinde, kandaki küçük farklılıklarla (98 ila 40 mm Hg) bile hücrelere normal oksijen sağlanması mümkündür.

S şeklindeki eğrinin konumu sabit değildir ve değişimi hemoglobinin biyolojik özelliklerinde önemli değişiklikler olduğunu gösterir. Eğri sola kayarsa ve kıvrımı azalırsa, bu, hemoglobinin oksijene olan afinitesinde bir artışa ve ters süreçte - oksihemoglobinin ayrışmasında bir azalmaya - işaret eder. Aksine, bu eğrinin sağa kayması (ve bükülmenin artması) tam tersi tabloyu gösterir - hemoglobinin oksijene olan afinitesinde bir azalma ve dokulara daha iyi salınması. Eğrinin sola kaydırılmasının akciğerlerdeki oksijenin yakalanması için, sağa kaydırılmasının ise dokulara bırakılmasının tavsiye edildiği açıktır.

Oksihemoglobinin ayrışma eğrisi ortamın pH'ına ve sıcaklığa bağlı olarak değişir. PH ne kadar düşükse (asidik tarafa geçiş) ve sıcaklık ne kadar yüksek olursa, oksijen hemoglobin tarafından o kadar kötü yakalanır, ancak oksihemoglobinin ayrışması sırasında dokulara o kadar iyi verilir. Dolayısıyla sonuç: Sıcak bir atmosferde kanın oksijen doygunluğu etkisiz bir şekilde meydana gelir, ancak vücut sıcaklığının artmasıyla birlikte oksihemoglobinin oksijenden boşaltılması çok aktiftir.

Kırmızı kan hücrelerinin de kendi düzenleyici cihazları vardır. Glikozun parçalanması sırasında oluşan 2,3-difosfogliserik asittir. Hemoglobin'in oksijene göre "ruh hali" de bu maddeye bağlıdır. 2,3-difosfogliserik asit kırmızı kan hücrelerinde biriktiğinde hemoglobinin oksijene olan ilgisini azaltır ve dokulara salınımını artırır. Yeterli değilse, resim tam tersidir.

Kılcal damarlarda da ilginç olaylar meydana gelir. Kılcal damarın arteriyel ucunda, kanın hareketine (kandan hücreye) dik olarak oksijen difüzyonu meydana gelir. Hareket, oksijenin kısmi basınçları arasındaki fark yönünde, yani hücrelere doğru gerçekleşir.

Hücreler fiziksel olarak çözünmüş oksijeni tercih eder ve ilk önce kullanılır. Aynı zamanda oksihemoglobin de yükünden kurtulur. Bir organ ne kadar yoğun çalışırsa o kadar fazla oksijene ihtiyaç duyar. Oksijen salındığında hemoglobin dokunaçları serbest kalır. Oksijenin dokular tarafından emilmesi nedeniyle venöz kandaki oksihemoglobin içeriği %97'den %65-75'e düşer.

Oksihemoglobinin boşaltılması aynı zamanda karbondioksitin taşınmasını da teşvik eder. Karbon içeren maddelerin yanmasının son ürünü olarak dokularda oluşan ikincisi kana karışır ve yaşamla bağdaşmayan ortamın pH'ında önemli bir düşüşe (asitleşme) neden olabilir. Aslında, arteriyel ve venöz kanın pH'ı son derece dar bir aralıkta (en fazla 0,1) dalgalanabilir ve bunun için karbondioksiti nötralize etmek ve dokulardan akciğerlere çıkarmak gerekir.

Kılcal damarlarda karbondioksit birikiminin ve ortamın pH'ındaki hafif bir düşüşün, oksihemoglobin tarafından oksijen salınımına katkıda bulunması ilginçtir (ayrışma eğrisi sağa kayar ve S şeklindeki kıvrım artar). Kan tampon sisteminin rolünü oynayan hemoglobin, karbondioksiti nötralize eder. Bu durumda bikarbonatlar oluşur. Karbondioksitin bir kısmı hemoglobinin kendisi tarafından bağlanır (karbhemoglobin oluşumuyla sonuçlanır). Hemoglobinin doğrudan veya dolaylı olarak karbondioksitin %90'a kadarının dokulardan akciğerlere taşınmasında rol oynadığı tahmin edilmektedir. Akciğerlerde ters süreçler meydana gelir, çünkü hemoglobinin oksijenlenmesi asidik özelliklerinde bir artışa ve hidrojen iyonlarının çevreye salınmasına yol açar. İkincisi, bikarbonatlarla birleşerek, karbonik anhidraz enzimi tarafından karbondioksit ve suya parçalanan karbonik asit oluşturur. Karbondioksit akciğerler tarafından salınır ve katyonları bağlayan (ayrılan hidrojen iyonları karşılığında) oksihemoglobin periferik dokuların kılcal damarlarına doğru hareket eder. Dokulara oksijen sağlama ve karbondioksiti dokulardan akciğerlere çıkarma eylemleri arasındaki bu kadar yakın bağlantı, oksijeni tıbbi amaçlar için kullanırken, hemoglobinin başka bir işlevini - vücudu fazla karbondioksitten kurtarmak - unutmamamız gerektiğini hatırlatır.

Kılcal damar boyunca (arteriyelden venöz uca kadar) arteriyel-venöz fark veya oksijen basıncı farkı, dokuların oksijen talebi hakkında fikir verir. Oksihemoglobinin kılcal damar yolunun uzunluğu farklı organlara göre değişir (ve oksijen ihtiyaçları aynı değildir). Bu nedenle örneğin beyindeki oksijen gerilimi miyokarddakinden daha az düşer.

Ancak burada rezervasyon yaptırmak ve miyokard ve diğer kas dokularının özel durumda olduğunu hatırlamak gerekir. Kas hücreleri, akan kandan oksijeni yakalamak için aktif bir sisteme sahiptir. Bu işlevi hemoglobin ile aynı yapıya sahip olan ve aynı prensiple çalışan miyoglobin gerçekleştirir. Yalnızca miyoglobinde bir protein zinciri bulunur (hemoglobin gibi dört değil) ve buna göre bir hem bulunur. Miyoglobin, hemoglobinin dörtte biri gibidir ve yalnızca bir molekül oksijeni yakalar.

Miyoglobinin yalnızca protein molekülünün üçüncül organizasyon düzeyiyle sınırlı olan benzersiz yapısı, oksijenle etkileşimle ilişkilidir. Miyoglobin oksijeni hemoglobinden beş kat daha hızlı bağlar (oksijene karşı yüksek afiniteye sahiptir). Oksijenle miyoglobin doygunluğu (veya oksimyoglobin ayrışması) eğrisi S şeklinden ziyade hiperbol şeklindedir. Bu biyolojik açıdan çok mantıklıdır, çünkü kas dokusunun derinlerinde (oksijen kısmi basıncının düşük olduğu yer) bulunan miyoglobin, düşük gerilim koşullarında bile açgözlülükle oksijeni yakalar. Gerekirse mitokondride enerji oluşumuna harcanan bir tür oksijen rezervi yaratılır. Örneğin, çok fazla miyoglobinin bulunduğu kalp kasında, diyastol sırasında hücrelerde sistol sırasında kas dokusunun ihtiyaçlarını karşılayan oksimiyoglobin formunda bir oksijen rezervi oluşur.

Görünüşe göre kas organlarının sürekli mekanik çalışması, oksijeni yakalamak ve depolamak için ek cihazlar gerektiriyordu. Doğa onu miyoglobin formunda yarattı. Kas dışı hücrelerin de kandan oksijeni yakalamak için henüz bilinmeyen bazı mekanizmalara sahip olması mümkündür.

Genel olarak kırmızı kan hücresi hemoglobininin çalışmasının yararlılığı, hücreye ne kadar taşıyabildiği ve ona oksijen moleküllerini aktarabildiği ve doku kılcal damarlarında biriken karbondioksiti uzaklaştırabildiği ile belirlenir. Ne yazık ki, bu işçi bazen tam kapasitede ve kendi hatası olmaksızın çalışmamaktadır: kılcal damardaki oksihemoglobinden oksijen salınımı, hücrelerdeki biyokimyasal reaksiyonların oksijeni tüketme yeteneğine bağlıdır. Az miktarda oksijen tüketilirse "durgun" gibi görünür ve sıvı ortamda düşük çözünürlüğü nedeniyle artık arteriyel yataktan gelmez. Doktorlar arteriovenöz oksijen farkında azalma gözlemliyor. Hemoglobinin gereksiz yere oksijenin bir kısmını taşıdığı ve ayrıca daha az karbondioksit taşıdığı ortaya çıktı. Durum hoş değil.

Oksijen taşıma sisteminin doğal koşullardaki çalışma modellerinin bilgisi, doktorun oksijen tedavisinin doğru kullanımı için bir dizi yararlı sonuç çıkarmasına olanak tanır. Oksijenle birlikte zitropoezi uyaran, etkilenen vücutta kan akışını artıran ve vücut dokularında oksijen kullanımına yardımcı olan ajanların kullanılmasının gerekli olduğunu söylemeye gerek yok.

Aynı zamanda oksijenin hücrelerde hangi amaçlarla harcandığını, normal varlıklarını sağladığını açıkça bilmek gerekir mi?

Oksijen, hücre içindeki metabolik reaksiyonlara katılacağı yere giderken birçok yapısal oluşumun üstesinden gelir. Bunlardan en önemlileri biyolojik membranlardır.

Her hücrenin bir plazma (veya dış) zarı ve hücre altı parçacıkları (organeller) bağlayan tuhaf çeşitlilikte diğer zar yapıları vardır. Membranlar sadece bölümler değil, organizasyonları ve içerdikleri biyomoleküllerin bileşimi ile belirlenen özel işlevleri (maddelerin taşınması, parçalanması ve sentezi, enerji üretimi vb.) Gerçekleştiren oluşumlardır. Membran şekil ve boyutlarındaki değişkenliğe rağmen bunlar ağırlıklı olarak protein ve lipitlerden oluşur. Membranlarda bulunan diğer maddeler de (örneğin karbonhidratlar) kimyasal bağlar yoluyla lipitlere veya proteinlere bağlanır.

Protein-lipid moleküllerinin membranlardaki organizasyonunun detayları üzerinde durmayacağız. Biyomembranların (“sandviç”, “mozaik” vb.) yapısına ilişkin tüm modellerin, protein molekülleri tarafından bir arada tutulan iki moleküllü bir lipit filmin zarlarında varlığını varsaydığını not etmek önemlidir.

Membranın lipit tabakası sürekli hareket halinde olan sıvı bir filmdir. Oksijen, yağlardaki iyi çözünürlüğü nedeniyle zarların çift lipit tabakasından geçerek hücrelere girer. Oksijenin bir kısmı miyoglobin gibi taşıyıcılar aracılığıyla hücrelerin iç ortamına aktarılır. Oksijenin hücrede çözünebilir bir durumda olduğuna inanılmaktadır. Muhtemelen lipit oluşumlarında daha fazla, hidrofilik olanlarda ise daha az çözünür. Oksijenin yapısının, elektron tuzağı olarak kullanılan oksitleyici bir maddenin kriterlerini mükemmel şekilde karşıladığını hatırlayalım. Oksidatif reaksiyonların ana konsantrasyonunun özel organellerde, mitokondride meydana geldiği bilinmektedir. Biyokimyacıların mitokondriyle ilgili mecazi karşılaştırmaları, bu küçük (0,5 ila 2 mikron arası) parçacıkların amacı hakkında bilgi veriyor. Hücrenin hem “enerji istasyonları” hem de “güç istasyonları” olarak adlandırılmaları, enerji açısından zengin bileşiklerin oluşumundaki öncü rollerini vurgulamaktadır.

Muhtemelen burada küçük bir inceleme yapmaya değer. Bildiğiniz gibi canlıların temel özelliklerinden biri enerjinin verimli bir şekilde elde edilmesidir. İnsan vücudu, gastrointestinal sistemin hidrolitik enzimlerinin yardımıyla daha küçük parçalara (monomerler) ezilen besinler (karbonhidratlar, lipitler ve proteinler) gibi dış enerji kaynaklarını kullanır. İkincisi emilir ve hücrelere iletilir. Yalnızca büyük miktarda serbest enerji kaynağına sahip olan hidrojen içeren maddelerin enerji değeri vardır. Hücrenin veya daha doğrusu içerdiği enzimlerin asıl görevi, substratları hidrojeni onlardan uzaklaştıracak şekilde işlemektir.

Benzer görevi yapan enzim sistemlerinin neredeyse tamamı mitokondride lokalizedir. Burada glikoz parçası (piruvik asit), yağ asitleri ve amino asitlerin karbon iskeletleri oksitlenir. Son işlemden sonra kalan hidrojen bu maddelerden "ayırılır".

Özel enzimler (dehidrojenazlar) yardımıyla yanıcı maddelerden ayrılan hidrojen, serbest formda değil, özel taşıyıcılar - koenzimlerle bağlantılıdır. Bunlar nikotinamid (PP vitamini) - NAD (nikotinamid adenin dinükleotit), NADP (nikotinamid adenin dinükleotit fosfat) türevleri ve riboflavin (B2 vitamini) - FMN (flavin mononükleotit) ve FAD (flavin adenin dinükleotit) türevleridir.

Hidrojen hemen yanmaz, yavaş yavaş porsiyonlar halinde yanar. Aksi takdirde hücre enerjisini kullanamayacaktır çünkü hidrojen oksijenle etkileşime girdiğinde bir patlama meydana gelecektir ki, bu laboratuvar deneyleriyle de kolaylıkla gösterilebilir. Hidrojenin parçalar halinde içerdiği enerjiyi serbest bırakması için mitokondrinin iç zarında solunum zinciri olarak da adlandırılan bir elektron ve proton taşıyıcı zinciri bulunur. Bu zincirin belirli bir bölümünde elektronların ve protonların yolları birbirinden ayrılır; elektronlar (hemoglobin gibi protein ve hemden oluşan) sitokromlardan atlar ve protonlar çevreye kaçar. Sitokrom oksidazın bulunduğu solunum zincirinin son noktasında elektronlar oksijenin üzerine “kayar”. Bu durumda elektronların enerjisi tamamen söner ve protonları bağlayan oksijen, bir su molekülüne indirgenir. Suyun artık vücut için enerji değeri yoktur.

Solunum zinciri boyunca atlayan elektronların verdiği enerji, canlı organizmalarda ana enerji akümülatörü görevi gören adenozin trifosfat - ATP'nin kimyasal bağlarının enerjisine dönüştürülür. Burada iki eylem birleştirildiğinden: oksidasyon ve enerji açısından zengin fosfat bağlarının oluşumu (ATP'de bulunur), solunum zincirinde enerji oluşumu sürecine oksidatif fosforilasyon denir.

Elektronların solunum zinciri boyunca hareketi ile bu hareket sırasında enerjinin yakalanması kombinasyonu nasıl oluşuyor? Henüz tam olarak belli değil. Bu arada, biyolojik enerji dönüştürücülerin etkisi, kural olarak enerji açlığı yaşayan, patolojik bir süreçten etkilenen vücut hücrelerinin kurtuluşuyla ilgili birçok sorunun çözülmesini mümkün kılacaktır. Uzmanlara göre canlılarda enerji oluşum mekanizmasının sırlarının ortaya çıkarılması, teknik açıdan daha umut verici enerji jeneratörlerinin yaratılmasına yol açacak.

Bunlar perspektiflerdir. Şimdilik, elektron enerjisinin yakalanmasının solunum zincirinin üç bölümünde gerçekleştiği ve dolayısıyla iki hidrojen atomunun yanmasının üç ATP molekülü ürettiği biliniyor. Böyle bir enerji transformatörünün verimliliği% 50'ye yakındır. Solunum zincirinde hidrojenin oksidasyonu sırasında hücreye verilen enerjinin payının en az %70-90 olduğu dikkate alındığında mitokondriye verilen renkli karşılaştırmalar daha da netleşiyor.

ATP enerjisi çeşitli işlemlerde kullanılır: karmaşık yapıların (örneğin proteinler, yağlar, karbonhidratlar, nükleik asitler) yapı proteinlerinden birleştirilmesi, mekanik aktivite (kas kasılması), elektriksel çalışma (sinir uyarılarının ortaya çıkması ve yayılması) ), maddelerin hücre içinde taşınması ve birikmesi vb. Kısacası enerjisiz yaşam mümkün değildir ve enerjide keskin bir eksiklik oluştuğu anda canlılar ölür.

Enerji üretiminde oksijenin yeri sorusuna dönelim. İlk bakışta oksijenin bu yaşamsal sürece doğrudan katılımı gizlenmiş gibi görünüyor. Her ne kadar solunum zinciri montaj için değil, maddenin “sökülmesi” için bir hat olsa da, hidrojenin yanmasını (ve bunun sonucunda ortaya çıkan enerji oluşumunu) bir üretim hattıyla karşılaştırmak muhtemelen uygun olacaktır.

Solunum zincirinin kökeninde hidrojen bulunur. Ondan elektron akışı nihai hedefe, yani oksijene doğru akar. Oksijenin yokluğunda veya yetersizliğinde, boşaltacak kimse olmadığından veya boşaltma verimliliği sınırlı olduğundan üretim hattı ya durur ya da tam kapasiteyle çalışmaz. Elektron akışı yok, enerji yok. Seçkin biyokimyacı A. Szent-Gyorgyi'nin yerinde tanımına göre, yaşam, hareketi harici bir enerji kaynağı olan Güneş tarafından belirlenen elektron akışı tarafından kontrol edilir. Bu düşünceyi sürdürmek ve şunu eklemek cazip geliyor: Yaşam elektron akışı tarafından kontrol edildiğinden oksijen bu akışın sürekliliğini sağlar.

Oksijeni başka bir elektron alıcısıyla değiştirmek, solunum zincirini boşaltmak ve enerji üretimini yeniden sağlamak mümkün müdür? Prensip olarak mümkündür. Bu, laboratuvar deneylerinde kolaylıkla kanıtlanabilir. Vücut için oksijen gibi bir elektron alıcısının kolayca taşınabilmesi, tüm hücrelere nüfuz edebilmesi ve redoks reaksiyonlarına katılabilmesi için seçilmesi hala anlaşılmaz bir iştir.

Böylece oksijen, normal koşullar altında solunum zincirindeki elektron akışının sürekliliğini korurken, mitokondriye giren maddelerden sürekli enerji oluşumuna katkıda bulunur.

Elbette yukarıda sunulan durum biraz basitleştirilmiştir ve bunu, enerji süreçlerinin düzenlenmesinde oksijenin rolünü daha net göstermek için yaptık. Bu tür bir düzenlemenin etkinliği, hareketli elektronların enerjisini (elektrik akımı) ATP bağlarının kimyasal enerjisine dönüştürmek için aparatın çalışmasıyla belirlenir. Besinler oksijen varlığında bile mevcutsa. mitokondride "boşuna" yanar, bu durumda açığa çıkan termal enerji vücut için işe yaramaz ve ortaya çıkan tüm sonuçlarla birlikte enerji açlığı meydana gelebilir. Bununla birlikte, doku mitokondrisinde elektron transferi sırasında fosforilasyonun bozulması gibi aşırı durumlar pek mümkün değildir ve pratikte karşılaşılmamıştır.

Hücrelere yetersiz oksijen sağlanmasıyla ilişkili enerji üretiminin düzensizliği vakaları çok daha sık görülür. Bu acil ölüm anlamına mı geliyor? Öyle olmadığı ortaya çıktı. Evrim akıllıca karar verdi ve insan dokularına belirli bir enerji gücü rezervi bıraktı. Karbonhidratlardan enerji oluşumu oksijensiz (anaerobik) bir yolla sağlanır. Ancak verimliliği nispeten düşüktür, çünkü aynı besin maddelerinin oksijen varlığında oksidasyonu, oksijensiz duruma göre 15-18 kat daha fazla enerji sağlar. Bununla birlikte, kritik durumlarda, vücut dokuları tam olarak anaerobik enerji üretimi nedeniyle (glikoliz ve glikojenoliz yoluyla) canlı kalır.

Bu, enerjinin oluşma potansiyelinden ve oksijensiz bir organizmanın varlığından bahseden küçük bir ara sözdür; oksijenin yaşam süreçlerinin en önemli düzenleyicisi olduğunun ve onsuz varoluşun imkansız olduğunun bir başka kanıtıdır.

Ancak oksijenin yalnızca enerjiye değil aynı zamanda plastik süreçlere de katılımı daha az önemli değildir. Oksijenin bu yönü, 1897'de seçkin yurttaşımız A. N. Bach ve "maddelerin aktif oksijenle yavaş oksidasyonu üzerine" görüşünü geliştiren Alman bilim adamı K. Engler tarafından işaret edilmişti. Uzun bir süre boyunca, araştırmacıların oksijenin enerji reaksiyonlarına katılımı sorununa aşırı ilgi duyması nedeniyle bu hükümler unutulmaya devam etti. Ancak yüzyılımızın 60'lı yıllarında birçok doğal ve yabancı bileşiğin oksidasyonunda oksijenin rolü sorusu yeniden gündeme geldi. Anlaşıldığı üzere, bu sürecin enerji üretimi ile hiçbir ilgisi yok.

Oksijeni oksitlenmiş maddenin molekülüne sokmak için kullanan ana organ karaciğerdir. Karaciğer hücrelerinde birçok yabancı bileşik bu şekilde nötralize edilir. Ve eğer karaciğere haklı olarak ilaçların ve zehirlerin nötralizasyonu için bir laboratuvar denirse, o zaman bu süreçte oksijene çok onurlu (baskın olmasa da) bir yer verilir.

Plastik amaçlı oksijen tüketim aparatlarının lokalizasyonu ve tasarımı hakkında kısaca. Karaciğer hücrelerinin sitoplazmasına nüfuz eden endoplazmik retikulumun zarlarında kısa bir elektron taşıma zinciri vardır. Uzun (çok sayıda taşıyıcıya sahip) bir solunum zincirinden farklıdır. Bu zincirdeki elektronların ve protonların kaynağı, örneğin pentoz fosfat döngüsünde glikozun oksidasyonu sırasında sitoplazmada oluşan azaltılmış NADP'dir (bu nedenle glikoz, maddelerin detoksifikasyonunda tam bir ortak olarak adlandırılabilir). Elektronlar ve protonlar, flavin içeren özel bir proteine ​​​​(FAD) ve ondan son bağlantıya - sitokrom P-450 adı verilen özel bir sitokroma aktarılır. Hemoglobin ve mitokondriyal sitokromlar gibi hem içeren bir proteindir. İşlevi ikili: oksitlenmiş maddeyi bağlar ve oksijenin aktivasyonuna katılır. Sitokrom P-450'nin bu kadar karmaşık bir fonksiyonunun nihai sonucu, bir oksijen atomunun oksitlenmiş maddenin molekülüne girmesi ve ikincisinin su molekülüne girmesidir. Mitokondride enerji oluşumu sırasında ve endoplazmik retikulumdaki maddelerin oksidasyonu sırasında oksijen tüketiminin son eylemleri arasındaki farklar açıktır. İlk durumda, su oluşturmak için oksijen kullanılır ve ikincisinde hem su hem de oksitlenmiş bir substrat oluşturmak için kullanılır. Vücutta plastik amaçlarla tüketilen oksijenin oranı %10-30 olabilir (bu reaksiyonların oluşması için uygun koşullara bağlı olarak).

Oksijenin diğer elementlerle değiştirilmesi olasılığı hakkındaki soruyu (tamamen teorik olarak bile) gündeme getirmek anlamsızdır. Bu oksijen kullanım yolunun aynı zamanda en önemli doğal bileşiklerin (kolesterol, safra asitleri, steroid hormonları) değişimi için de gerekli olduğu göz önüne alındığında, oksijenin işlevlerinin nereye kadar uzandığını anlamak kolaydır. Bir dizi önemli endojen bileşiğin oluşumunu ve yabancı maddelerin (veya şimdi adlandırıldığı gibi ksenobiyotiklerin) detoksifikasyonunu düzenlediği ortaya çıktı.

Bununla birlikte, ksenobiyotikleri oksitlemek için oksijeni kullanan endoplazmik retikulumun enzimatik sisteminin aşağıdaki gibi bazı maliyetleri olduğu unutulmamalıdır. Bazen bir maddeye oksijen verildiğinde orijinalinden daha toksik bir bileşik oluşur. Bu gibi durumlarda oksijen, vücudun zararsız bileşiklerle zehirlenmesinde suç ortağı görevi görür. Bu tür maliyetler, örneğin oksijenin katılımıyla prokarsinojenlerden kanserojenler oluştuğunda ciddi bir hal alır. Özellikle, kanserojen olarak kabul edilen, tütün dumanının iyi bilinen bileşeni olan benzopiren, aslında vücutta oksitlenerek oksibenzpiren oluşturduğunda bu özellikleri kazanır.

Yukarıdaki gerçekler bizi oksijenin yapı malzemesi olarak kullanıldığı enzimatik süreçlere çok dikkat etmeye zorluyor. Bazı durumlarda bu oksijen tüketimi yöntemine karşı önleyici tedbirlerin geliştirilmesi gerekmektedir. Bu görev çok zordur, ancak oksijenin düzenleme potansiyellerini vücut için gerekli yöne yönlendirmek üzere çeşitli tekniklerin kullanılması amacıyla buna yönelik yaklaşımlar aramak gerekir.

İkincisi, doymamış yağ asitlerinin peroksit (veya serbest radikal) oksidasyonu gibi "kontrolsüz" bir süreçte oksijen kullanılması durumunda özellikle önemlidir. Doymamış yağ asitleri biyolojik zarlardaki çeşitli lipitlerin bir parçasıdır. Membranların mimarisi, geçirgenlikleri ve membranlarda yer alan enzimatik proteinlerin işlevleri büyük ölçüde çeşitli lipitlerin oranıyla belirlenir. Lipid peroksidasyonu enzimlerin yardımıyla veya onlarsız meydana gelir. İkinci seçenek, geleneksel kimyasal sistemlerde lipitlerin serbest radikal oksidasyonundan farklı değildir ve askorbik asitin varlığını gerektirir. Oksijenin lipit peroksidasyonuna katılması elbette onun değerli biyolojik özelliklerinden yararlanmanın en iyi yolu değildir. İki değerlikli demir (radikal oluşumunun merkezi) tarafından başlatılabilen bu sürecin serbest radikal doğası, bunun hızlı bir şekilde membranların lipit omurgasının parçalanmasına ve dolayısıyla hücre ölümüne yol açmasına olanak tanır.

Ancak doğal şartlarda böyle bir felaket yaşanmaz. Hücreler, lipit peroksidasyon zincirini kırarak serbest radikallerin oluşumunu önleyen doğal antioksidanlar (E vitamini, selenyum, bazı hormonlar) içerir. Bununla birlikte bazı araştırmacılara göre lipit peroksidasyonunda oksijen kullanımının olumlu yönleri de vardır. Biyolojik koşullar altında, lipid peroksitler suda daha fazla çözünen bileşikler olduğundan ve membrandan daha kolay salındığından, zarın kendini yenilemesi için lipid peroksidasyonu gereklidir. Bunların yerini yeni, hidrofobik lipit molekülleri alır. Sadece bu sürecin aşırılığı, zarların çökmesine ve vücutta patolojik değişikliklere yol açar.

Değerlendirme zamanı geldi. Dolayısıyla oksijen, vücut hücreleri tarafından mitokondrinin solunum zincirinde enerji oluşumu için gerekli bir bileşen olarak kullanılan hayati süreçlerin en önemli düzenleyicisidir. Bu süreçlerin oksijen gereksinimleri eşit olmayan bir şekilde karşılanır ve birçok koşula bağlıdır (enzimatik sistemin gücü, substrattaki bolluk ve oksijenin kendisinin mevcudiyetine bağlı), ancak yine de oksijenin aslan payı enerji süreçlerine harcanır. Bu nedenle, akut oksijen eksikliği sırasında "geçim ücreti" ve bireysel doku ve organların işlevleri, endojen oksijen rezervleri ve oksijensiz enerji üretim yolunun gücü tarafından belirlenir.

Bununla birlikte, daha küçük bir kısmı bunun için tüketilse de, diğer plastik işlemlere oksijen sağlamak da daha az önemli değildir. Bir dizi gerekli doğal senteze (kolesterol, safra asitleri, prostaglandinler, steroid hormonları, amino asit metabolizmasının biyolojik olarak aktif ürünleri) ek olarak, oksijenin varlığı özellikle ilaçların ve zehirlerin nötralizasyonu için gereklidir. Yabancı maddelerden zehirlenme durumunda, oksijenin plastik için enerji amaçlı olduğundan daha hayati öneme sahip olduğu düşünülebilir. Sarhoşluk durumunda eylemin bu tarafı pratik uygulama alanı bulur. Ve yalnızca bir durumda doktorun hücrelerdeki oksijen tüketimine nasıl bir engel koyacağını düşünmesi gerekir. Lipid peroksidasyonunda oksijen kullanımının engellenmesinden bahsediyoruz.

Görebildiğimiz gibi, vücuttaki oksijen dağıtım özellikleri ve tüketim yolları hakkındaki bilgi, çeşitli hipoksik koşullar sırasında ortaya çıkan bozuklukların çözülmesinde ve klinikte oksijenin terapötik kullanımına yönelik doğru taktiklerin anahtarıdır. .

Moskova Ziraat Akademisi Hayvanat Bahçesi Mühendisliği Fakültesi. Resmi olmayan site

Okumanızı öneririz

Android talimatları

Peygamber Yeremya: biyografi

Akıllı telefonlar

Rüya yorumu: Neden şekeri hayal ediyorsun?

Akıllı telefonlar

Yüksek bir çit hayal ettim. Neden Çiti hayal ediyorsun? 21. yüzyılın Rüya Kitabına göre çit

Android talimatları

Rüya yorumu: Broş şeklinde olgun, yeşil kirazlar

Windows talimatları

Neden çok fazla şeker hayal ediyorsun?

Akıllı telefonlar

Rüyada bir kişiyi görmek demek