الأكسجين- أحد العناصر الأكثر شيوعا ليس فقط في الطبيعة، ولكن أيضا في تكوين جسم الإنسان.

إن الخصائص الخاصة للأكسجين كعنصر كيميائي جعلت منه خلال تطور الكائنات الحية شريكا ضروريا في العمليات الأساسية للحياة. التكوين الإلكترونييتميز جزيء الأكسجين بأنه يحتوي على إلكترونات غير متزاوجة، وهي شديدة التفاعل. امتلاك عالية لذلك خصائص الأكسدة، ويستخدم جزيء الأكسجين في النظم البيولوجيةكنوع من مصيدة الإلكترونات التي تنطفئ طاقتها عندما ترتبط بالأكسجين في جزيء الماء.

ليس هناك شك في أن الأكسجين "في موطنه" للعمليات البيولوجية كمستقبل للإلكترون. إن ذوبان الأكسجين في كل من المرحلتين المائية والدهنية مفيد جدًا أيضًا للكائن الحي الذي تتكون خلاياه (خاصة الأغشية البيولوجية) من مواد متنوعة فيزيائيًا وكيميائيًا. وهذا يسمح لها بالانتشار بسهولة نسبيًا إلى أي تكوينات هيكلية للخلايا والمشاركة في التفاعلات المؤكسدة. صحيح أن الأكسجين أكثر قابلية للذوبان في الدهون عدة مرات منه في البيئة المائية، ويؤخذ ذلك في الاعتبار عند استخدام الأكسجين كعامل علاجي.

تحتاج كل خلية في جسمنا إلى إمدادات متواصلة من الأكسجين، حيث يتم استخدامه في التفاعلات الأيضية المختلفة. من أجل تسليمها وفرزها إلى خلايا، تحتاج إلى جهاز نقل قوي إلى حد ما.

في الظروف العادية، تحتاج خلايا الجسم إلى تزويد حوالي 200-250 مل من الأكسجين كل دقيقة. من السهل حساب أن الحاجة إليه يوميًا كبيرة (حوالي 300 لتر). ومع العمل الجاد تزداد هذه الحاجة عشرة أضعاف.

يحدث انتشار الأكسجين من الحويصلات الهوائية الرئوية إلى الدم بسبب اختلاف (تدرج) توتر الأكسجين في الحويصلات الهوائية، والذي عند تنفس الهواء الطبيعي يكون: 104 (pO 2 في الحويصلات الهوائية) - 45 (pO 2 في الشعيرات الدموية الرئوية) ) = 59 ملم زئبق. فن.

الهواء السنخي (الذي يبلغ متوسط ​​سعة الرئة 6 لترات) لا يحتوي على أكثر من 850 مل من الأكسجين، ويمكن لهذا الاحتياطي السنخي أن يزود الجسم بالأكسجين لمدة 4 دقائق فقط، علماً أن متوسط ​​احتياج الجسم من الأكسجين في الظروف الطبيعية يبلغ 200 مل تقريباً في الدقيقة.

تم حساب أنه إذا كان الأكسجين الجزيئي يذوب ببساطة في بلازما الدم (ويذوب فيه بشكل سيء - 0.3 مل في 100 مل من الدم)، فمن أجل ضمان حاجة الخلايا الطبيعية إليه، من الضروري زيادة سرعة تدفق الدم في الأوعية الدموية تصل إلى 180 لترا في الدقيقة. في الواقع، يتحرك الدم بسرعة 5 لترات فقط في الدقيقة. يتم توصيل الأكسجين إلى الأنسجة بفضل مادة رائعة - الهيموجلوبين.

يحتوي الهيموجلوبين على 96% من البروتين (الجلوبين) و4% من المكونات غير البروتينية (الهيم). الهيموجلوبين، مثل الأخطبوط، يلتقط الأكسجين بمخالبه الأربعة. إن دور "المخالب" التي تلتقط جزيئات الأكسجين على وجه التحديد في الدم الشرياني للرئتين يلعبه الهيم، أو بالأحرى ذرة الحديد ثنائية التكافؤ الموجودة في مركزها. يتم "ربط" الحديد داخل حلقة البورفيرين باستخدام أربع روابط. يسمى هذا المركب من الحديد مع البورفيرين بروتوهيم أو ببساطة الهيم. يتم توجيه الرابطتين الحديديتين الأخريين بشكل عمودي على مستوى حلقة البورفيرين. يذهب أحدهما إلى الوحدة الفرعية للبروتين (الجلوبين)، والآخر مجاني، فهو يلتقط الأكسجين الجزيئي مباشرة.

يتم ترتيب سلاسل البولي ببتيد للهيموجلوبين في الفضاء بطريقة يقترب تكوينها من الشكل الكروي. تحتوي كل من الكريات الأربع على "جيب" يوضع فيه الهيم. كل هيم قادر على التقاط جزيء أكسجين واحد. يمكن لجزيء الهيموجلوبين ربط أربعة جزيئات أكسجين كحد أقصى.

كيف "يعمل" الهيموجلوبين؟

تكشف ملاحظات الدورة التنفسية لـ "الرئة الجزيئية" (كما أطلق عليها العالم الإنجليزي الشهير م.بيروتز الهيموجلوبين) عن السمات المذهلة لهذا البروتين الصباغ. وتبين أن جميع الأحجار الكريمة الأربعة تعمل بشكل متضافر، وليس بشكل مستقل. يتم إعلام كل جوهرة بما إذا كان شريكها قد أضاف الأكسجين أم لا. في ديوكسي هيموغلوبين، تبرز جميع "المخالب" (ذرات الحديد) من مستوى حلقة البورفيرين وتكون جاهزة لربط جزيء الأكسجين. بعد التقاط جزيء الأكسجين، يتم سحب الحديد داخل حلقة البورفيرين. يعد ربط جزيء الأكسجين الأول هو الأصعب، وكل جزيء لاحق يصبح أفضل وأسهل. بمعنى آخر، الهيموجلوبين يعمل وفق المثل القائل “الشهية مع الأكل”. تؤدي إضافة الأكسجين إلى تغيير خصائص الهيموجلوبين: فهو يصبح أكثر حمض قوي. ولهذه الحقيقة أهمية كبيرة في نقل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون.

بعد أن يتشبع بالأكسجين في الرئتين، يقوم الهيموجلوبين الموجود في خلايا الدم الحمراء بنقله عبر مجرى الدم إلى خلايا وأنسجة الجسم. ومع ذلك، قبل تشبع الهيموجلوبين، يجب أن يذوب الأكسجين في بلازما الدم ويمر عبر غشاء خلايا الدم الحمراء. من الناحية العملية، خاصة عند استخدام العلاج بالأكسجين، من المهم للطبيب أن يأخذ في الاعتبار القدرات المحتملة لهيموجلوبين كرات الدم الحمراء على الاحتفاظ بالأكسجين وتوصيله.

يمكن لجرام واحد من الهيموجلوبين في الظروف العادية ربط 1.34 مل من الأكسجين. لمزيد من التفكير، يمكننا حساب أنه مع متوسط ​​محتوى الهيموجلوبين في الدم بنسبة 14-16 مل٪، فإن 100 مل من الدم يرتبط بـ 18-21 مل من الأكسجين. إذا أخذنا في الاعتبار حجم الدم، الذي يبلغ متوسطه حوالي 4.5 لترًا عند الرجال و 4 لترًا عند النساء، فإن الحد الأقصى لنشاط ربط الهيموجلوبين في كريات الدم الحمراء يبلغ حوالي 750-900 مل من الأكسجين. بالطبع، هذا ممكن فقط إذا كان كل الهيموجلوبين مشبعًا بالأكسجين.

عند التنفس الهواء الجويالهيموجلوبين غير مشبع بالكامل - 95-97٪. يمكنك تشبعه باستخدام الأكسجين النقي للتنفس. ويكفي زيادة محتواه في الهواء المستنشق إلى 35٪ (بدلاً من 24٪ المعتادة). في هذه الحالة ستكون سعة الأكسجين القصوى (تساوي 21 مل O 2 لكل 100 مل من الدم). لن يكون الأكسجين قادرًا على الارتباط بعد الآن بسبب نقص الهيموجلوبين الحر.

تبقى كمية صغيرة من الأكسجين مذابة في الدم (0.3 مل لكل 100 مل من الدم) ويتم نقلها بهذا الشكل إلى الأنسجة. في ظل الظروف الطبيعية، يتم تلبية احتياجات الأنسجة عن طريق الأكسجين المرتبط بالهيموجلوبين، لأن الأكسجين المذاب في البلازما هو كمية ضئيلة - فقط 0.3 مل في 100 مل من الدم. وهذا يؤدي إلى الاستنتاج: إذا كان الجسم يحتاج إلى الأكسجين، فلا يستطيع العيش بدون الهيموجلوبين.

خلال حياتها (حوالي 120 يومًا)، تقوم خلية الدم الحمراء بعمل هائل، حيث تنقل حوالي مليار جزيء أكسجين من الرئتين إلى الأنسجة. ومع ذلك، الهيموجلوبين لديه ميزة مثيرة للاهتمام: فهو لا يضيف الأكسجين دائما بنفس الرغبة، كما أنه لا يعطيه للخلايا المحيطة بنفس الرغبة. يتم تحديد سلوك الهيموجلوبين هذا من خلال بنيته المكانية ويمكن تنظيمه بواسطة عوامل داخلية وخارجية.

يتم وصف عملية تشبع الهيموجلوبين بالأكسجين في الرئتين (أو تفكك الهيموجلوبين في الخلايا) بمنحنى على شكل حرف S. بفضل هذا الاعتماد، يمكن توفير الأكسجين الطبيعي للخلايا حتى مع وجود اختلافات صغيرة في الدم (من 98 إلى 40 ملم زئبق).

موضع المنحنى S ليس ثابتًا، وتشير التغييرات فيه إلى تغييرات مهمة في الخصائص البيولوجيةالهيموجلوبين. إذا تحول المنحنى إلى اليسار وانخفض انحناءه، فإن هذا يشير إلى زيادة في تقارب الهيموجلوبين للأكسجين وانخفاض في العملية العكسية - تفكك أوكسي هيموجلوبين. على العكس من ذلك، فإن تحول هذا المنحنى إلى اليمين (والزيادة في الانحناء) يشير إلى الصورة المعاكسة تمامًا - انخفاض في تقارب الهيموجلوبين للأكسجين وإطلاقه بشكل أفضل إلى الأنسجة. من الواضح أنه من المستحسن تحويل المنحنى إلى اليسار لالتقاط الأكسجين في الرئتين، وإلى اليمين لإطلاقه إلى الأنسجة.

يتغير منحنى تفكك الأوكسيهيموجلوبين اعتمادًا على الرقم الهيدروجيني للبيئة ودرجة الحرارة. كلما انخفض الرقم الهيدروجيني (التحول إلى الجانب الحمضي) وارتفعت درجة الحرارة، كلما كان امتصاص الهيموجلوبين للأكسجين أسوأ، ولكن كان من الأفضل إعطاؤه للأنسجة أثناء تفكك الأوكسيهيموجلوبين. ومن هنا الاستنتاج: في الجو الحار، يحدث تشبع الدم بالأكسجين بشكل غير فعال، ولكن مع زيادة درجة حرارة الجسم، يكون تفريغ أوكسي هيموغلوبين من الأكسجين نشطًا للغاية.

تمتلك خلايا الدم الحمراء أيضًا أجهزة تنظيمية خاصة بها. وهو عبارة عن حمض 2،3 ثنائي فسفوغليسريك، يتكون أثناء تحلل الجلوكوز. يعتمد "مزاج" الهيموجلوبين فيما يتعلق بالأكسجين أيضًا على هذه المادة. عندما يتراكم حمض 2,3-ثنائي فسفوغليسريك في خلايا الدم الحمراء، فإنه يقلل من ألفة الهيموجلوبين للأكسجين ويعزز إطلاقه إلى الأنسجة. وإذا لم يكن هناك ما يكفي منه، فالصورة عكس ذلك.

أحداث مثيرة للاهتمام تحدث أيضًا في الشعيرات الدموية. في النهاية الشريانية للشعيرات الدموية، يحدث انتشار الأكسجين بشكل عمودي على حركة الدم (من الدم إلى الخلية). وتحدث الحركة في اتجاه الاختلاف في الضغوط الجزئية للأكسجين، أي داخل الخلايا.

تعطي الخلايا الأفضلية للأكسجين المذاب فيزيائياً، ويتم استخدامه أولاً. وفي نفس الوقت يتم تفريغ الأوكسي هيموجلوبين من أعبائه. كلما كان عمل العضو أكثر كثافة، كلما زاد الأكسجين الذي يحتاجه. عندما يتم إطلاق الأكسجين، يتم إطلاق مخالب الهيموجلوبين. بسبب امتصاص الأنسجة للأكسجين، ينخفض ​​محتوى أوكسي هيموغلوبين في الدم الوريدي من 97 إلى 65-75٪.

يؤدي تفريغ الأوكسي هيموجلوبين في نفس الوقت إلى تعزيز نقل ثاني أكسيد الكربون. هذا الأخير، الذي يتكون في الأنسجة كمنتج نهائي لاحتراق المواد المحتوية على الكربون، يدخل الدم ويمكن أن يسبب انخفاضًا كبيرًا في درجة الحموضة في البيئة (التحمض)، وهو أمر يتعارض مع الحياة. في الواقع، يمكن أن يتقلب الرقم الهيدروجيني للدم الشرياني والوريدي ضمن نطاق ضيق للغاية (لا يزيد عن 0.1)، ولهذا فمن الضروري تحييد ثاني أكسيد الكربون وإزالته من الأنسجة إلى الرئتين.

ومن المثير للاهتمام أن تراكم ثاني أكسيد الكربون في الشعيرات الدموية وانخفاض طفيف في الرقم الهيدروجيني للبيئة يساهم فقط في إطلاق الأكسجين بواسطة أوكسي هيموغلوبين (ينحرف منحنى التفكك إلى اليمين، ويزداد الانحناء على شكل حرف S). الهيموجلوبين، الذي يلعب دور النظام العازل للدم نفسه، يحيد ثاني أكسيد الكربون. وفي هذه الحالة تتشكل البيكربونات. يرتبط جزء من ثاني أكسيد الكربون بالهيموجلوبين نفسه (مما يؤدي إلى تكوين الكارهيموجلوبين). تشير التقديرات إلى أن الهيموجلوبين يشارك بشكل مباشر أو غير مباشر في نقل ما يصل إلى 90٪ من ثاني أكسيد الكربون من الأنسجة إلى الرئتين. تحدث عمليات عكسية في الرئتين، لأن أكسجة الهيموجلوبين تؤدي إلى زيادة خصائصه الحمضية وإطلاقه في بيئةأيونات الهيدروجين. هذا الأخير، مع اتحاد البيكربونات، يشكل حمض الكربونيك، الذي يتم تقسيمه بواسطة إنزيم الأنهيدراز الكربونيك إلى ثاني أكسيد الكربون والماء. يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون من الرئتين، وينتقل أوكسي هيموجلوبين، الكاتيونات المرتبطة (مقابل أيونات الهيدروجين المنقسمة)، إلى الشعيرات الدموية للأنسجة المحيطية. يذكرنا هذا الارتباط الوثيق بين أعمال تزويد الأنسجة بالأكسجين وإزالة ثاني أكسيد الكربون من الأنسجة إلى الرئتين أنه عند استخدام الأكسجين للأغراض الطبية، لا ينبغي لأحد أن ينسى وظيفة أخرى للهيموجلوبين - تحرير الجسم من ثاني أكسيد الكربون الزائد.

يعطي الاختلاف الشرياني الوريدي أو فرق ضغط الأكسجين على طول الشعيرات الدموية (من الشريان إلى النهاية الوريدية) فكرة عن حاجة الأنسجة إلى الأكسجين. يختلف طول الجريان الشعري للأوكسيهيموجلوبين باختلاف الأعضاء (واحتياجاتها من الأكسجين ليست نفسها). لذلك، على سبيل المثال، ينخفض ​​\u200b\u200bتوتر الأكسجين في الدماغ أقل منه في عضلة القلب.

ومع ذلك، فمن الضروري إبداء تحفظ والتذكير بأن عضلة القلب والأنسجة العضلية الأخرى في ظروف خاصة. تمتلك خلايا العضلات نظامًا نشطًا لالتقاط الأكسجين من الدم المتدفق. يتم تنفيذ هذه الوظيفة بواسطة الميوجلوبين، الذي له نفس البنية ويعمل على نفس مبدأ الهيموجلوبين. يحتوي الميوجلوبين فقط على سلسلة بروتين واحدة (وليس أربعة، مثل الهيموجلوبين)، وبالتالي، هيم واحد. يشبه الميوجلوبين ربع الهيموجلوبين ويلتقط جزيءًا واحدًا فقط من الأكسجين.

يرتبط الهيكل الفريد للميوغلوبين، والذي يقتصر فقط على المستوى الثالث لتنظيم جزيء البروتين، بالتفاعل مع الأكسجين. يرتبط الميوجلوبين بالأكسجين أسرع بخمس مرات من الهيموجلوبين (لديه قابلية عالية للأكسجين). منحنى تشبع الميوجلوبين (أو تفكك أوكسي ميوجلوبين) مع الأكسجين له شكل القطع الزائد بدلاً من الشكل S. وهذا منطقي جدًا من الناحية البيولوجية، نظرًا لأن الميوجلوبين، الموجود عميقًا في الأنسجة العضلية (حيث يكون الضغط الجزئي للأكسجين منخفضًا)، يستحوذ على الأكسجين بشراهة حتى في ظل ظروف التوتر المنخفض. يتم إنشاء نوع من احتياطي الأكسجين، والذي يتم إنفاقه، إذا لزم الأمر، على تكوين الطاقة في الميتوكوندريا. على سبيل المثال، في عضلة القلب، حيث يوجد الكثير من الميوجلوبين، أثناء الانبساط، يتم تكوين احتياطي من الأكسجين في الخلايا على شكل أوكسي ميوجلوبين، والذي يلبي احتياجات الأنسجة العضلية أثناء الانقباض.

من الواضح أن العمل الميكانيكي المستمر للأعضاء العضلية يتطلب أجهزة إضافية لالتقاط الأكسجين وحفظه. خلقته الطبيعة على شكل الميوجلوبين. ومن الممكن أن تكون للخلايا غير العضلية أيضًا آلية غير معروفة حتى الآن لالتقاط الأكسجين من الدم.

بشكل عام، تتحدد فائدة عمل هيموجلوبين كريات الدم الحمراء بمدى قدرته على حملها إلى الخلية ونقل جزيئات الأكسجين إليها وإزالة ثاني أكسيد الكربون المتراكم في الشعيرات الدموية في الأنسجة. لسوء الحظ، هذا العامل في بعض الأحيان لا يعمل بكامل طاقته وبدون أي خطأ من جانبه: يعتمد إطلاق الأكسجين من أوكسي هيموغلوبين في الشعيرات الدموية على قدرة التفاعلات الكيميائية الحيوية في الخلايا على استهلاك الأكسجين. إذا تم استهلاك القليل من الأكسجين، فيبدو أنه "يركد"، وبسبب ذوبانه المنخفض في وسط سائل، لم يعد يأتي من الطبقة الشريانية. يلاحظ الأطباء انخفاضًا في فرق الأكسجين الشرياني الوريدي. لقد اتضح أن الهيموجلوبين يحمل بعضًا من الأكسجين بلا فائدة، بالإضافة إلى أنه يحمل كمية أقل من ثاني أكسيد الكربون. الوضع ليس لطيفا.

تتيح معرفة أنماط تشغيل نظام نقل الأكسجين في الظروف الطبيعية للطبيب استخلاص عدد من الاستنتاجات المفيدة للاستخدام الصحيح للعلاج بالأكسجين. وغني عن القول أنه من الضروري استخدام العوامل التي تحفز تكون الزيت، إلى جانب الأكسجين، وتزيد من تدفق الدم في الجسم المصاب وتساعد على استخدام الأكسجين في أنسجة الجسم.

في الوقت نفسه، من الضروري أن نعرف بوضوح ما هو الغرض من إنفاق الأكسجين في الخلايا، مما يضمن وجودها الطبيعي؟

وفي طريقه إلى مكان مشاركته في التفاعلات الأيضية داخل الخلايا، يتغلب الأكسجين على العديد من التكوينات الهيكلية. وأهمها الأغشية البيولوجية.

تحتوي كل خلية على غشاء بلازمي (أو خارجي) ومجموعة متنوعة غريبة من هياكل الغشاء الأخرى التي تربط الجزيئات التحت خلوية (العضيات). الأغشية ليست مجرد أقسام، ولكنها تكوينات تؤدي وظائف خاصة (نقل المواد وتفكيكها وتخليقها، وإنتاج الطاقة، وما إلى ذلك)، والتي يتم تحديدها من خلال تنظيمها وتكوين الجزيئات الحيوية الموجودة فيها. على الرغم من التباين في أشكال وأحجام الأغشية، إلا أنها تتكون في الغالب من البروتينات والدهون. ترتبط المواد الأخرى الموجودة أيضًا في الأغشية (على سبيل المثال، الكربوهيدرات) باستخدام الروابط الكيميائيةسواء الدهون أو البروتينات.

لن نتناول تفاصيل تنظيم جزيئات البروتين الدهني في الأغشية. من المهم أن نلاحظ أن جميع نماذج بنية الأغشية الحيوية ("الساندويتش"، "الفسيفساء"، وما إلى ذلك) تفترض وجود فيلم دهني ثنائي الجزيئي متماسك معًا بواسطة جزيئات البروتين في الأغشية.

الطبقة الدهنية للغشاء عبارة عن فيلم سائل في حركة مستمرة. الأكسجين، بسبب ذوبانه الجيد في الدهون، يمر عبر الطبقة الدهنية المزدوجة من الأغشية ويدخل الخلايا. يتم نقل بعض الأكسجين إلى البيئة الداخلية للخلايا من خلال ناقلات مثل الميوجلوبين. ويعتقد أن الأكسجين في حالة قابلة للذوبان في الخلية. من المحتمل أنه يذوب أكثر في التكوينات الدهنية وأقل في التكوينات المحبة للماء. دعونا نتذكر أن بنية الأكسجين تلبي تمامًا معايير العامل المؤكسد المستخدم كمصيدة للإلكترون. ومن المعروف أن التركيز الرئيسي التفاعلات المؤكسدةيحدث في عضيات خاصة، الميتوكوندريا. تتحدث المقارنات التصويرية التي أجراها علماء الكيمياء الحيوية مع الميتوكوندريا عن الغرض من هذه الجسيمات الصغيرة (حجمها 0.5 إلى 2 ميكرون). ويطلق عليها اسم "محطات الطاقة" و"محطات الطاقة" للخلية، مما يؤكد دورها الرائد في تكوين المركبات الغنية بالطاقة.

ربما يكون من المفيد إجراء استطراد بسيط هنا. كما تعلمون، فإن إحدى الخصائص الأساسية للكائنات الحية هي استخراج الطاقة بكفاءة. يستخدم جسم الإنسان مصادر خارجية للطاقة - العناصر الغذائية (الكربوهيدرات والدهون والبروتينات)، والتي يتم سحقها إلى قطع أصغر (المونومرات) بمساعدة الإنزيمات المائية في الجهاز الهضمي. يتم امتصاص هذا الأخير وتسليمها إلى الخلايا. فقط تلك المواد التي تحتوي على الهيدروجين، والتي تحتوي على كمية كبيرة من الطاقة المجانية، لها قيمة طاقة. تتمثل المهمة الرئيسية للخلية، أو بالأحرى الإنزيمات الموجودة فيها، في معالجة الركائز بطريقة تؤدي إلى إزالة الهيدروجين منها.

يتم توطين جميع أنظمة الإنزيمات التي تؤدي دورًا مماثلًا تقريبًا في الميتوكوندريا. هنا، تتم أكسدة جزء الجلوكوز (حمض البيروفيك)، والأحماض الدهنية والهياكل الكربونية للأحماض الأمينية. وبعد المعالجة النهائية، يتم "تجريد" الهيدروجين المتبقي من هذه المواد.

الهيدروجين، الذي يتم فصله عن المواد القابلة للاحتراق بمساعدة إنزيمات خاصة (نازعة الهيدروجين)، لا يوجد في شكل حر، ولكن فيما يتعلق بناقلات خاصة - الإنزيمات المساعدة. وهي مشتقات النيكوتيناميد (فيتامين PP) - NAD (نيكوتيناميد أدينين ثنائي النوكليوتيد)، NADP (فوسفات نيكوتيناميد أدينين ثنائي النوكليوتيد) ومشتقات الريبوفلافين (فيتامين ب 2) - FMN (أحادي نيوكليوتيد الفلافين) وFAD (فلافين أدينين ثنائي النوكليوتيد).

الهيدروجين لا يحترق على الفور، ولكن تدريجيا، في أجزاء. وإلا فلن تتمكن الخلية من استخدام طاقتها، لأنه عندما يتفاعل الهيدروجين مع الأكسجين يحدث انفجار، وهو ما يمكن إثباته بسهولة بالتجارب المعملية. لكي يتمكن الهيدروجين من إطلاق الطاقة الموجودة فيه في أجزاء، توجد سلسلة من حاملات الإلكترون والبروتون في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا، وتسمى أيضًا بالسلسلة التنفسية. وعند قسم معين من هذه السلسلة، تتباعد مسارات الإلكترونات والبروتونات؛ تقفز الإلكترونات عبر السيتوكرومات (التي تتكون، مثل الهيموجلوبين، من البروتين والهيم)، وتهرب البروتونات إلى البيئة. عند نقطة نهاية السلسلة التنفسية، حيث يوجد أوكسيديز السيتوكروم، "تنزلق" الإلكترونات على الأكسجين. في هذه الحالة، تنطفئ طاقة الإلكترونات تمامًا، ويتحول الأكسجين، الذي يربط البروتونات، إلى جزيء ماء. لم يعد الماء له قيمة طاقة للجسم.

يتم تحويل الطاقة المنبعثة من الإلكترونات التي تقفز على طول السلسلة التنفسية إلى طاقة الروابط الكيميائية لأدينوزين ثلاثي الفوسفات - ATP، الذي يعمل بمثابة تراكم الطاقة الرئيسي في الكائنات الحية. نظرًا لأنه يتم الجمع بين عمليتين هنا: الأكسدة وتكوين روابط الفوسفات الغنية بالطاقة (الموجودة في ATP)، فإن عملية تكوين الطاقة في السلسلة التنفسية تسمى الفسفرة التأكسدية.

كيف يحدث الجمع بين حركة الإلكترونات على طول السلسلة التنفسية والتقاط الطاقة أثناء هذه الحركة؟ الأمر ليس واضحًا تمامًا بعد. وفي الوقت نفسه، فإن عمل محولات الطاقة البيولوجية سيجعل من الممكن حل العديد من القضايا المتعلقة بخلاص خلايا الجسم المتضررة من العملية المرضية، والتي، كقاعدة عامة، تعاني من جوع الطاقة. ووفقا للخبراء، فإن الكشف عن أسرار آلية تكوين الطاقة في الكائنات الحية سيؤدي إلى إنشاء المزيد من مولدات الطاقة الواعدة من الناحية الفنية.

هذه هي وجهات النظر. في الوقت الحالي، من المعروف أن التقاط طاقة الإلكترون يحدث في ثلاثة أقسام من السلسلة التنفسية، وبالتالي فإن احتراق ذرتين هيدروجين ينتج ثلاثة جزيئات ATP. كفاءة محول الطاقة هذا تقترب من 50٪. وباعتبار أن حصة الطاقة التي تزود بها الخلية أثناء أكسدة الهيدروجين في السلسلة التنفسية لا تقل عن 70-90%، تتضح المقارنات الملونة التي منحت للميتوكوندريا.

تُستخدم طاقة ATP في مجموعة واسعة من العمليات: لتجميع الهياكل المعقدة (على سبيل المثال، البروتينات، والدهون، والكربوهيدرات، الأحماض النووية) من بناء البروتينات، والنشاط الميكانيكي (انقباض العضلات)، والعمل الكهربائي (ظهور وانتشار النبضات العصبية)، ونقل وتراكم المواد داخل الخلايا، وما إلى ذلك. باختصار، الحياة بدون طاقة مستحيلة، وبمجرد وجود والنقص الحاد فيه يموت الكائنات الحية.

دعونا نعود إلى مسألة مكانة الأكسجين في توليد الطاقة. للوهلة الأولى، تبدو المشاركة المباشرة للأكسجين في هذه العملية الحيوية مقنعة. ربما يكون من المناسب مقارنة احتراق الهيدروجين (وما ينتج عنه من تكوين للطاقة) بخط الإنتاج، على الرغم من أن السلسلة التنفسية ليست خطًا للتجميع، بل لـ "تفكيك" المادة.

في أصل السلسلة التنفسية يوجد الهيدروجين. ومنه يندفع تدفق الإلكترونات إلى الوجهة النهائية - الأكسجين. وفي حالة غياب الأكسجين أو نقصه، إما أن يتوقف خط الإنتاج أو لا يعمل بكامل طاقته، لعدم وجود من يقوم بتفريغه، أو أن كفاءة التفريغ محدودة. لا يوجد تدفق للإلكترونات - لا توجد طاقة. وفقًا للتعريف المناسب لعالم الكيمياء الحيوية المتميز A. Szent-Gyorgyi، يتم التحكم في الحياة من خلال تدفق الإلكترونات، التي يتم ضبط حركتها بواسطة مصدر خارجي للطاقة - الشمس. ومن المغري الاستمرار في هذا الفكر وإضافة أنه بما أن الحياة يتحكم فيها تدفق الإلكترونات فإن الأكسجين يحافظ على استمرارية هذا التدفق

هل من الممكن استبدال الأكسجين بآخر متقبل للإلكترون وتفريغ السلسلة التنفسية واستعادة إنتاج الطاقة؟ من حيث المبدأ فمن الممكن. ويمكن إثبات ذلك بسهولة في التجارب المعملية. بالنسبة للجسم، فإن اختيار متقبل الإلكترون مثل الأكسجين بحيث يتم نقله بسهولة ويخترق جميع الخلايا ويشارك في تفاعلات الأكسدة والاختزال لا يزال مهمة غير مفهومة.

لذا فإن الأكسجين يساهم في الحفاظ على استمرارية تدفق الإلكترونات في السلسلة التنفسية الظروف العاديةالإنتاج المستمر للطاقة من المواد التي تدخل الميتوكوندريا.

بالطبع، الوضع الموضح أعلاه مبسط إلى حد ما، وقد فعلنا ذلك من أجل إظهار دور الأكسجين في تنظيم عمليات الطاقة بشكل أكثر وضوحًا. يتم تحديد فعالية هذا التنظيم من خلال تشغيل جهاز تحويل طاقة الإلكترونات المتحركة (التيار الكهربائي) إلى الطاقة الكيميائية لسندات ATP. إذا كانت العناصر الغذائية موجودة حتى في وجود الأكسجين. حرق في الميتوكوندريا "عبثا"، والطاقة الحرارية المنبعثة في هذه الحالة عديمة الفائدة للجسم، وقد يحدث مجاعة الطاقة مع كل العواقب المترتبة على ذلك. ومع ذلك، مثل هذه الحالات القصوى من ضعف الفسفرة أثناء نقل الإلكترون في الميتوكوندريا الأنسجة بالكاد ممكنة ولم يتم مواجهتها في الممارسة العملية.

والأكثر شيوعًا هي حالات خلل تنظيم إنتاج الطاقة المرتبطة بعدم كفاية إمدادات الأكسجين للخلايا. هل هذا يعني الموت الفوري؟ اتضح لا. لقد قرر التطور بحكمة، تاركًا احتياطيًا معينًا من قوة الطاقة للأنسجة البشرية. يتم توفيره عن طريق مسار خالٍ من الأكسجين (اللاهوائي) لتكوين الطاقة من الكربوهيدرات. ومع ذلك، فإن كفاءته منخفضة نسبيًا، حيث أن أكسدة نفس العناصر الغذائية في وجود الأكسجين توفر طاقة أكثر بـ 15-18 مرة من بدونها. ومع ذلك، في المواقف الحرجة، تظل أنسجة الجسم قابلة للحياة على وجه التحديد بسبب إنتاج الطاقة اللاهوائية (من خلال تحلل السكر وتحلل الجليكوجين).

وهذا استطراد صغير يتحدث عن إمكانية تكوين الطاقة ووجود كائن حي بدون أكسجين، وهو دليل آخر على أن الأكسجين هو أهم منظم لعمليات الحياة وأن الوجود مستحيل بدونه.

ومع ذلك، لا تقل أهمية مشاركة الأكسجين ليس فقط في الطاقة، ولكن أيضًا في العمليات البلاستيكية. تمت الإشارة إلى هذا الجانب من الأكسجين في عام 1897 من قبل مواطننا المتميز أ.ن.باخ والعالم الألماني ك.إنجلر، اللذين طورا الموقف "حول الأكسدة البطيئة للمواد ذات الأكسجين المنشط". لفترة طويلة، ظلت هذه الأحكام في غياهب النسيان بسبب الاهتمام الكبير للباحثين بمشكلة مشاركة الأكسجين في تفاعلات الطاقة. فقط في الستينيات من القرن الماضي أثيرت مرة أخرى مسألة دور الأكسجين في أكسدة العديد من المركبات الطبيعية والأجنبية. وكما تبين، فإن هذه العملية لا علاقة لها بتوليد الطاقة.

العضو الرئيسي الذي يستخدم الأكسجين لإدخاله إلى جزيء المادة المؤكسدة هو الكبد. في خلايا الكبد، يتم تحييد العديد من المركبات الأجنبية بهذه الطريقة. وإذا كان الكبد يسمى بحق مختبرًا لتحييد الأدوية والسموم، فإن الأكسجين في هذه العملية يُعطى مكانًا مشرفًا جدًا (إن لم يكن مهيمنًا).

باختصار حول توطين وتصميم جهاز استهلاك الأكسجين للأغراض البلاستيكية. في أغشية الشبكة الإندوبلازمية، التي تخترق سيتوبلازم خلايا الكبد، توجد سلسلة نقل إلكترون قصيرة. وهو يختلف عن السلسلة التنفسية الطويلة (التي بها عدد كبير من الناقلات). مصدر الإلكترونات والبروتونات في هذه السلسلة هو اختزال NADP، الذي يتشكل في السيتوبلازم، على سبيل المثال، أثناء أكسدة الجلوكوز في دورة فوسفات البنتوز (وبالتالي يمكن تسمية الجلوكوز بالشريك الكامل في إزالة سموم المواد). يتم نقل الإلكترونات والبروتونات إلى بروتين خاص يحتوي على فلافين (FAD) ومنه إلى الرابط النهائي - سيتوكروم خاص يسمى السيتوكروم P-450. مثل الهيموجلوبين وسيتوكرومات الميتوكوندريا، فهو بروتين يحتوي على الهيم. وظيفتها مزدوجة: فهي تربط المادة المؤكسدة وتشارك في تنشيط الأكسجين. والنتيجة النهائية لهذه الوظيفة المعقدة للسيتوكروم P-450 هي أن ذرة أكسجين واحدة تدخل جزيء المادة المؤكسدة، والثانية - في جزيء الماء. إن الاختلافات بين الأفعال النهائية لاستهلاك الأكسجين أثناء تكوين الطاقة في الميتوكوندريا وأثناء أكسدة المواد في الشبكة الإندوبلازمية واضحة. في الحالة الأولى، يتم استخدام الأكسجين لتكوين الماء، وفي الحالة الثانية - لتكوين الماء والركيزة المؤكسدة. يمكن أن تكون نسبة الأكسجين المستهلكة في الجسم للأغراض البلاستيكية 10-30٪ (حسب الظروف الملائمة لحدوث هذه التفاعلات).

إن طرح السؤال (ولو من الناحية النظرية البحتة) حول إمكانية استبدال الأكسجين بعناصر أخرى لا معنى له. وبالنظر إلى أن هذا المسار لاستخدام الأكسجين ضروري أيضًا لتبادل أهم المركبات الطبيعية - الكوليسترول والأحماض الصفراوية والهرمونات الستيرويدية - فمن السهل أن نفهم إلى أي مدى تمتد وظائف الأكسجين. اتضح أنه ينظم تكوين عدد من المركبات الداخلية المهمة وإزالة السموم من المواد الغريبة (أو، كما يطلق عليها الآن، المواد الغريبة الحيوية).

ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن النظام الأنزيمي للشبكة الإندوبلازمية، الذي يستخدم الأكسجين لأكسدة الكائنات الحية الغريبة، له بعض التكاليف، وهي على النحو التالي. في بعض الأحيان، عند إدخال الأكسجين إلى مادة ما، يتكون مركب أكثر سمية من المركب الأصلي. وفي مثل هذه الحالات، يعمل الأكسجين كشريك في تسمم الجسم بمركبات غير ضارة. تأخذ هذه التكاليف منعطفًا خطيرًا، على سبيل المثال، عندما تتشكل المواد المسرطنة من المواد المسرطنة بمشاركة الأكسجين. وعلى وجه الخصوص، فإن المكون المعروف في دخان التبغ، البنزوبيرين، والذي كان يعتبر مادة مسرطنة، يكتسب بالفعل هذه الخصائص عندما يتأكسد في الجسم ليشكل أوكسي بنزبيرين.

الحقائق المذكورة أعلاه تجبرنا على إيلاء اهتمام وثيق لتلك العمليات الأنزيمية التي يستخدم فيها الأكسجين كمواد بناء. في بعض الحالات لا بد من تطوير التدابير الوقائيةموجهة ضد هذه الطريقة لاستهلاك الأكسجين. هذه المهمة صعبة للغاية، ولكن من الضروري البحث عن طرق لها من أجل استخدام تقنيات مختلفة لتوجيه قوى تنظيم الأكسجين في الاتجاه الضروري للجسم.

هذا الأخير مهم بشكل خاص في حالة استخدام الأكسجين في مثل هذه العملية "غير المنضبطة" مثل أكسدة بيروكسيد (أو الجذور الحرة) للأحماض الدهنية غير المشبعة. الأحماض الدهنية غير المشبعة هي جزء من الدهون المختلفة الأغشية البيولوجية. يتم تحديد بنية الأغشية ونفاذيتها ووظائف البروتينات الأنزيمية الموجودة في الأغشية إلى حد كبير من خلال نسبة الدهون المختلفة. تحدث بيروكسيد الدهون إما بمساعدة الإنزيمات أو بدونها. الخيار الثاني لا يختلف عن الأكسدة الجذرية الحرة للدهون في الطريقة التقليدية الأنظمة الكيميائيةويتطلب وجود حمض الاسكوربيك. إن مشاركة الأكسجين في بيروكسيد الدهون، بالطبع، ليست أفضل طريقة للاستفادة من صفاته البيولوجية القيمة. إن الطبيعة الجذرية الحرة لهذه العملية، والتي يمكن أن يبدأها الحديد ثنائي التكافؤ (مركز التكوين الجذري)، تسمح لها بأن تؤدي بسرعة إلى تفكك العمود الفقري الدهني للأغشية، وبالتالي موت الخلايا.

لكن مثل هذه الكارثة لا تحدث في الظروف الطبيعية. تحتوي الخلايا على مضادات الأكسدة الطبيعية (فيتامين E، السيلينيوم، وبعض الهرمونات) التي تكسر سلسلة بيروكسيد الدهون، وتمنع تكوين الجذور الحرة. ومع ذلك، فإن استخدام الأكسجين في بيروكسيد الدهون، وفقا لبعض الباحثين، له جوانب إيجابية أيضا. في ظل الظروف البيولوجية، يعد بيروكسيد الدهون ضروريًا للتجديد الذاتي للغشاء، نظرًا لأن بيروكسيدات الدهون هي مركبات أكثر قابلية للذوبان في الماء ويتم إطلاقها بسهولة أكبر من الغشاء. يتم استبدالها بجزيئات دهنية جديدة كارهة للماء. فقط الإفراط في هذه العملية يؤدي إلى انهيار الأغشية والتغيرات المرضية في الجسم.

حان الوقت للتقييم. لذا فإن الأكسجين هو أهم منظم للعمليات الحيوية، حيث تستخدمه خلايا الجسم كمكون ضروري لتكوين الطاقة في السلسلة التنفسية للميتوكوندريا. يتم تلبية متطلبات الأكسجين لهذه العمليات بشكل غير متساو وتعتمد على العديد من الظروف (على قوة النظام الأنزيمي، ووفرة الركيزة وتوافر الأكسجين نفسه)، ولكن لا تزال حصة الأسد من الأكسجين تنفق على عمليات الطاقة. ومن ثم، فإن "الأجر المعيشي" ووظائف الأنسجة والأعضاء الفردية أثناء النقص الحاد في الأكسجين يتم تحديده من خلال احتياطيات الأكسجين الداخلية وقوة المسار الخالي من الأكسجين لإنتاج الطاقة.

ومع ذلك، من المهم أيضًا توفير الأكسجين للآخرين العمليات البلاستيكيةعلى الرغم من أن جزءًا أصغر منه ينفق على ذلك. بالإضافة إلى عدد من التركيبات الطبيعية الضرورية (الكوليسترول، والأحماض الصفراوية، والبروستاجلاندين، والهرمونات الستيرويدية، والمنتجات النشطة بيولوجيًا لاستقلاب الأحماض الأمينية)، فإن وجود الأكسجين ضروري بشكل خاص لتحييد الأدوية والسموم. في حالة التسمم بمواد غريبة، ربما يمكن للمرء أن يفترض أن الأكسجين له أهمية حيوية أكبر بالنسبة للبلاستيك منه لأغراض الطاقة. في حالة التسمم، يجد هذا الجانب من الإجراء تطبيقا عمليا. وفي حالة واحدة فقط يتعين على الطبيب التفكير في كيفية وضع حاجز أمام استهلاك الأكسجين في الخلايا. نحن نتحدث عن تثبيط استخدام الأكسجين في بيروكسيد الدهون.

كما نرى، فإن معرفة خصائص توصيل الأكسجين وطرق استهلاكه في الجسم هي المفتاح لكشف الاضطرابات التي تنشأ خلال أنواع مختلفة من حالات نقص الأكسجة، والتكتيكات الصحيحة للاستخدام العلاجي للأكسجين في العيادة. .

إذا وجدت خطأ، يرجى تحديد جزء من النص والنقر عليه السيطرة + أدخل.

أهمية الهواء لحياة النبات والإنسان.

الهواء عبارة عن خليط من الغازات المختلفة. يحتوي الأكسجين على الكثير من النيتروجين والأكسجين. والشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو أنه بدون هذه المكونات تكون الحياة على هذا الكوكب مستحيلة. هذا يرجع إلى حقيقة أن البيانات المواد الكيميائيةالمساهمة في حدوث ردود الفعل المختلفة في الجسم. بدونهم، عملية التمثيل الغذائي مستحيلة.

ما هي أهمية الهواء والأكسجين لحياة الإنسان والنبات وجميع الكائنات الحية؟

ويشارك هذا الغاز في عمليات التمثيل الغذائي. وبفضل هذا الغاز، تتنفس جميع الكائنات الحية. وهذا ينطبق على كل من الناس والنباتات. بجانب. عند استنشاق الهواء، تحدث عملية أكسدة الجلوكوز في جسم الحيوان والإنسان. خلال هذا تفاعل كيميائييتم تحرير الطاقة.

وبدون الطاقة، بدوره، لا يمكن القيام بالحركة.

كم من الوقت يستطيع الإنسان السليم، أي دماغ الإنسان، أن يعيش بدون هواء أو أكسجين؟

المعاني غامضة. ذلك يعتمد على الصحة البدنية والتدريب. بشكل عام، يمكن للشخص العادي في المتوسط ​​أن يبقى بدون هواء لمدة 4-9 دقائق. إذا أخذت في الاعتبار كونك تحت الماء، يمكن لمرتادي الشاطئ العادي أن يظل تحت الماء لمدة تتراوح بين 30 و80 ثانية. ويمكن للفتيات اللاتي يستخرجن اللؤلؤ من الماء أن يعيشن بدون هواء لمدة 5 دقائق. الحقيقة هي أنه بدون الأكسجين يتوقف إنتاج الطاقة ويتوقف القلب. وبدون الأكسجين تموت خلايا المخ.

لقد تم الآن تطوير العديد من الطرق لإطالة فترة ضيق التنفس. يمارس اليوغيون والغواصون المشهورون هذه التقنيات.

لماذا يتراكم ثاني أكسيد الكربون في الدم عندما تحبس أنفاسك؟

يحدث هذا نتيجة لعمليات التمثيل الغذائي، أو بشكل أكثر دقة أثناء أكسدة الجلوكوز. عندما يتفاعل الجلوكوز والأكسجين، يتم إنتاج الماء وثاني أكسيد الكربون، الذي يتراكم في الجسم.

ما هي كمية الهواء والأكسجين التي يحتاجها الإنسان في الساعة يومياً؟

لكل شخص هذا أرقام مختلفة. تعتمد الكمية أيضًا على الحمل.

بيانات تقريبية عن استهلاك الهواء في الدقيقة:

• وضعية الجلوس والراحة 6 لتر
• نشاط بدني خفيف 20 لتر
• اللياقة البدنية وتمارين القلب 60 لترًا

أي أن القيم في اليوم ستكون:

• 864 لترًا في حالة الراحة
• 28800 لتر عند الحمل الخفيف
• 86400 لتر أثناء الأحمال الثقيلة

حجم الهواء والأكسجين المطلوب للشخص الواحد في الغرفة: القيمة

تستخدم هذه الأرقام لتوجيه تصميم التهوية.

متوسط ​​القيمة بين 30-60 متر مكعب من الهواء في الساعة داخل المنزل.

ما هو الرقم القياسي لحبس النفس تحت الماء؟

تم إدراج توم سيتاس في كتاب غينيس للأرقام القياسية. هذا هو الغواص الحر الذي تزيد سعة رئتيه بنسبة 20٪ عن قدرة الشخص العادي. وكان سجله 22 دقيقة و 22 ثانية. حدث حبس النفس تحت الماء. قبل التسجيل، كان الغواص يتنفس الأكسجين من الخزان ولم يأكل لمدة 5 ساعات.

التدريب على حبس النفس: التمارين

هناك عدة تقنيات للتدريب على حبس أنفاسك.

التمارين:

• المشي للعد.في الواقع، ليست هناك حاجة لحبس أنفاسك في بداية التمرين. من الضروري الشهيق بعد 10 خطوات والزفير بعد 10 خطوات. بمرور الوقت، يمكنك الشهيق والزفير لإدخال فترات حبس النفس.
• اليوغا.تهدف جميع تمارين اليوغا تقريبًا إلى زيادة قدرة الرئة. تحتاج إلى ممارسة اليوغا في كثير من الأحيان.
• الشطف.على الرغم من أن الأمر يبدو متناقضًا، إلا أن هذا التمرين غالبًا ما يستخدم في الرقص الشرقي. تحتاج إلى أن تأخذ نفسا عميقا ثم الزفير. بعد ذلك، يتم إيقاف التنفس وإجراء حركات متشنجة في المعدة.
• تنفس الكلب.من الضروري أن تتنفس مثل الكلب من وقت لآخر خلال النهار. وهذا يعني أن تأخذ شهيقًا وزفيرًا متكررًا وقصيرًا.

الهواء هو أساس الحياة. وبدونها يكون وجود الناس والكائنات الحية الأخرى مستحيلا.

بالفيديو: احبس أنفاسك

كل شيء عن كل شيء. المجلد 5 ليكوم أركادي

لماذا نحتاج للأكسجين؟

لماذا نحتاج للأكسجين؟

يمكن للحيوانات أن تعيش بدون طعام لعدة أسابيع، وبدون ماء لعدة أيام. ولكن بدون الأكسجين يموتون في غضون دقائق. الأكسجين هو عنصر كيميائي، وأحد أكثرها شيوعًا على وجه الأرض. إنه موجود في كل مكان حولنا، ويشكل حوالي خمس الهواء (والباقي تقريبًا عبارة عن نيتروجين). يتحد الأكسجين مع جميع العناصر الأخرى تقريبًا. ويتحد في الكائنات الحية مع الهيدروجين والكربون ومواد أخرى، ويشكل حوالي ثلثي الوزن الإجمالي في جسم الإنسان.

في درجات الحرارة العادية، يتفاعل الأكسجين مع العناصر الأخرى ببطء شديد، مكونًا مواد جديدة تسمى الأكاسيد. وتسمى هذه العملية تفاعل الأكسدة. تحدث الأكسدة باستمرار في الكائنات الحية. الغذاء هو وقود الخلايا الحية.

عندما يتأكسد الطعام، يتم إطلاق الطاقة التي يستخدمها الجسم للحركة ولنموه. غالبًا ما تسمى الأكسدة البطيئة التي تحدث في الكائنات الحية بالتنفس الداخلي. يستنشق الإنسان الأكسجين عن طريق الرئتين. ومن الرئتين يدخل إلى الدورة الدموية وينتقل إلى جميع أنحاء الجسم. من خلال تنفس الهواء، نقوم بتزويد خلايا الجسم بالأكسجين من أجل تنفسها الداخلي. وبالتالي، نحن بحاجة إلى الأكسجين للحصول على الطاقة، والتي بفضلها يمكن للجسم أن يعمل.

غالبًا ما يتم وضع الأشخاص الذين يعانون من مشاكل في التنفس في غرف الأكسجين، حيث يتنفس المريض هواءً يتكون من أربعين إلى ستين بالمائة من الأكسجين، ولا يضطر إلى إنفاق الكثير من الطاقة للحصول على كمية الأكسجين التي يحتاجها. على الرغم من أن الكائنات الحية تأخذ الأكسجين باستمرار من الهواء للتنفس، إلا أن احتياطياته لا تنفد أبدًا. تطلقه النباتات أثناء تغذيتها، وبالتالي تجديد إمدادات الأكسجين لدينا.