Hapnik inimkehas. Hapniku tähtsus inimese elus Hapnik -
Meie kehas vastutab hapnik energiatootmise protsessi eest. Meie rakkudes toimub hapnikuga varustamine ainult tänu hapnikule – transformatsioonile toitaineid(rasvad ja lipiidid) rakuenergiaks. Kui hapniku osarõhk (sisaldus) sissehingatavas tasemes väheneb, väheneb selle tase veres - keha aktiivsus väheneb raku tase. On teada, et aju tarbib üle 20% hapnikust. Hapnikupuudus aitab kaasa.Seega, kui hapniku tase langeb, kannatab heaolu, sooritusvõime, üldine toonus ja immuunsus.
Samuti on oluline teada, et just hapnik suudab kehast toksiine eemaldada.
Pange tähele, et kõigis välismaistes filmides panevad kiirabiarstid õnnetuse või raskes seisundis inimese korral kannatanule kõigepealt hapnikuaparaadi, et tõsta keha vastupanuvõimet ja suurendada tema ellujäämisvõimalusi.
Hapniku ravitoimet tuntakse ja kasutatakse meditsiinis alates 18. sajandi lõpust. NSV Liidus algas hapniku aktiivne kasutamine ennetuslikel eesmärkidel eelmise sajandi 60ndatel.
Hüpoksia
Hüpoksia või hapnikunälg - vähendatud sisu hapnik organismis või üksikud kehad ja kangad. Hüpoksia tekib siis, kui sissehingatavas õhus ja veres on hapnikupuudus, kui kudede hingamise biokeemilised protsessid on häiritud. Hüpoksia tõttu tekivad elutähtsates organites pöördumatud muutused. Kõige tundlikum hapnikupuudus on kesknärvisüsteem, südamelihas, neerukude ja maks.
Hüpoksia ilmingud on hingamispuudulikkus, õhupuudus; organite ja süsteemide talitlushäired.
Kahju hapnikule
Mõnikord võite kuulda, et "hapnik on oksüdeeriv aine, mis kiirendab keha vananemist."
Siin tehakse õigest eeldusest vale järeldus. Jah, hapnik on oksüdeeriv aine. Ainult tänu sellele töödeldakse toidust saadavaid toitaineid keha jaoks energiaks.
Hirm hapniku ees on seotud selle kahe erakordse omadusega: vabad radikaalid ja ülerõhust tingitud mürgistus.
1. Mis on vabad radikaalid?
Mõned tohutul hulgal pidevalt esinevaid oksüdatiivseid (energiat tootvaid) ja redutseerimisreaktsioonid organismid ei ole lõpuni valmis ja siis moodustuvad ained ebastabiilsete molekulidega, mille välistel elektroonilistel tasanditel on paarituid elektrone, mida nimetatakse "vabadeks radikaalideks". Nad püüavad haarata puuduolevat elektroni mis tahes teisest molekulist. See vabaks radikaaliks muutuv molekul varastab järgmiselt elektroni ja nii edasi.
Miks see vajalik on? Teatud kogus vabu radikaale ehk oksüdante on organismile eluliselt vajalik. Esiteks võidelda kahjulike mikroorganismidega. Kasutatakse vabu radikaale immuunsussüsteem kui "mürsud" "sekkujate vastu". Tavaliselt muutub inimkehas 5% keemiliste reaktsioonide käigus tekkinud ainetest vabadeks radikaalideks.
Teadlased nimetavad emotsionaalset stressi raskeks füüsiline harjutus, õhusaastest tingitud vigastused ja kurnatus, konserveeritud ja tehnoloogiliselt valesti töödeldud toiduainete tarbimine, herbitsiidide ja pestitsiidide abil kasvatatud juur- ja puuviljad, ultraviolett- ja kiirguskiirgus.
Seega on vananemine rakkude jagunemise pidurdamise bioloogiline protsess ning vananemisega ekslikult seostatud vabad radikaalid on organismile loomulikud ja vajalikud kaitsemehhanismid ning nende kahjulik mõju on seotud organismis toimuvate loomulike protsesside katkemisega negatiivsete keskkonnategurite poolt. ja stress.
2. "Hapnikuga on lihtne mürgitada."
Tõepoolest, liigne hapnik on ohtlik. Liigne hapnik põhjustab oksüdeeritud hemoglobiini hulga suurenemist veres ja vähenenud hemoglobiinisisalduse vähenemist. Ja kuna see on vähenenud hemoglobiin, mis eemaldab süsinikdioksiid, selle kinnipidamine kudedes viib hüperkapniani – CO2 mürgistuseni.
Hapniku ülejäägi korral suureneb vabade radikaalide metaboliitide arv, need samad kohutavad "vabad radikaalid", mis on väga aktiivsed, toimides oksüdeerivate ainetena, mis võivad kahjustada bioloogilisi rakumembraane.
Kohutav, kas pole? Tahaks kohe hingamise lõpetada. Õnneks on hapnikumürgituse saamiseks vaja kõrgendatud hapnikurõhku, näiteks survekambris (hapniku baroteraapia ajal) või spetsiaalsete hingamissegudega sukeldumisel. IN tavaline elu selliseid olukordi ei esine.
3. “Mägedes on vähe hapnikku, aga saja-aastaseid on palju! Need. hapnik on kahjulik."
Tõepoolest, Nõukogude Liidus registreeriti Kaukaasia ja Taga-Kaukaasia mägistes piirkondades hulk saja-aastaseid. Kui vaadata maailma kontrollitud (st kinnitatud) saja-aastaste inimeste nimekirja kogu selle ajaloo jooksul, ei ole pilt nii ilmne: vanimad Prantsusmaal, USA-s ja Jaapanis registreeritud saja-aastased ei elanud mägedes.
Jaapanis, kus elab ja elab veel planeedi vanim naine Misao Okawa, kes on juba üle 116-aastane, asub ka “sajandate saar” Okinawa. Keskmine kestus elu siin meestel on 88 aastat, naistel - 92 aastat; see on 10–15 aasta võrra kõrgem kui ülejäänud Jaapanis. Saarel on kogutud andmeid enam kui seitsmesaja kohaliku saja-aastase üle saja aasta vanuse inimese kohta. Nad ütlevad, et: "Erinevalt Kaukaasia mägismaa elanikest, Põhja-Pakistani hunzakutidest ja teistest rahvastest, kes uhkeldavad oma pikaealisusega, on kõik Okinawa sünnid alates 1879. aastast registreeritud Jaapani perekonnaregistris - koseki." Okinawalased ise usuvad, et nende pikaealisuse saladus toetub neljale sambale: toitumine, aktiivne pilt elu, iseseisvus ja vaimsus. Kohalikud elanikud ei söö kunagi üle, järgides põhimõtet “hari hachi bu” - süüa kaheksa kümnendikku täis. See “kaheksa kümnendikku” koosneb sealihast, merevetikatest ja tofust, köögiviljadest, daikonist ja kohalikust mõrukurgist. Vanimad okinawanlased ei istu tegevusetult: nad töötavad aktiivselt maal ja ka vaba aja veetmine on aktiivne: üle kõige armastavad nad mängida kohalikku kroketti.: Okinawat nimetatakse kõige õnnelikumaks saareks - pole tüüpilist kiirustamist ja stressi Jaapani suursaartest. Kohalikud elanikud on pühendunud yumaru filosoofiale - "südamlik ja sõbralik ühine pingutus".
Huvitav on see, et niipea, kui okinawalased kolivad mujale riiki, pole selliste inimeste seas enam pikaealisi.Seega on seda nähtust uurivad teadlased leidnud, et geneetiline tegur ei mängi saarlaste pikaealisuses rolli. . Ja meie omalt poolt peame äärmiselt oluliseks, et Okinawa saared asuvad ookeanis aktiivselt tuulega puhutud tsoonis ja hapnikutase sellistes tsoonides on registreeritud kõrgeima - 21,9 - 22% hapnikku.
Seetõttu ei ole OxyHaus süsteemi ülesanne mitte niivõrd hapnikutaseme SUURENDAMINE ruumis, vaid selle loomuliku tasakaalu TAASTAMINE.
Loomuliku hapnikutasemega küllastunud keha kudedes kiireneb ainevahetusprotsess, keha “aktiveerub”, suureneb vastupanuvõime negatiivsetele teguritele, suureneb vastupidavus ning elundite ja süsteemide töövõime.
Tehnoloogia
Atmungi hapnikukontsentraatorid kasutavad NASA väljatöötatud PSA (Pressure Swing Absorption) tehnoloogiat. Välisõhk puhastatakse läbi filtrisüsteemi, misjärel eraldub seade vulkaanilisest mineraalsest tseoliidist valmistatud molekulaarsõela abil hapnikku. Puhas, peaaegu 100% hapnik tarnitakse voolu all rõhu all 5-10 liitrit minutis. See rõhk on piisav hapniku loomuliku taseme tagamiseks ruumis, mille pindala on kuni 30 meetrit.
Õhu puhtus
"Kuid väljas on õhk määrdunud ja hapnik kannab kõik ained endaga kaasa."
Seetõttu on OxyHausi süsteemidel kolmeastmeline sissetuleva õhu filtreerimissüsteem. Ja juba puhastatud õhk siseneb tseoliidi molekulaarsõela, milles õhuhapnik eraldatakse.
Oht/ohutus
“Millised ohud on OxyHausi süsteemi kasutamisel? Lõppude lõpuks on hapnik plahvatusohtlik.
Kontsentraatorit on ohutu kasutada. Tööstuslikes hapnikuballoonides on plahvatusoht, kuna nendes olev hapnik on all kõrgsurve. Süsteemi aluseks olevad Atmung hapnikukontsentraatorid ei sisalda süttivaid materjale, nendes on kasutatud NASA poolt välja töötatud PSA (pressure swing adsorption) tehnoloogiat, seda on ohutu ja lihtne kasutada.
Tõhusus
„Miks mul teie süsteemi vaja on? Ma saan vähendada ruumi CO2 taset, avades akna ja ventileerides seda."
Tõepoolest, regulaarne ventilatsioon on väga hea harjumus ja soovitame seda ka CO2 taseme vähendamiseks. Päris värskeks linnaõhku siiski nimetada ei saa – välja arvatud kõrgem tase kahjulikud ained, hapnikutase väheneb. Metsas on hapnikusisaldus umbes 22% ja linnaõhus - 20,5–20,8%. Sellel näiliselt tähtsusetul erinevusel on inimkehale märkimisväärne mõju.
"Proovisin hapnikku hingata ja ei tundnud midagi."
Hapniku mõju ei tohiks võrrelda energiajookide mõjuga. Hapniku positiivsel mõjul on kumulatiivne mõju, mistõttu tuleb organismi hapnikubilanssi regulaarselt täiendada. Soovitame OxyHausi süsteemi sisse lülitada öösel ja 3-4 tunniks päevas füüsilise või intellektuaalse tegevuse ajal. Süsteemi ei ole vaja 24 tundi ööpäevas kasutada.
"Mis vahe on õhupuhastitel?"
Õhupuhastaja täidab ainult tolmukoguse vähendamise funktsiooni, kuid ei lahenda ummiku hapnikutaseme tasakaalustamise probleemi.
"Milline on kõige soodsam hapniku kontsentratsioon ruumis?"
Soodsaim hapnikusisaldus on peaaegu sama, mis metsas või mererannas: 22%. Isegi kui teie hapnikutase on loomuliku ventilatsiooni tõttu veidi üle 21%, on see soodne atmosfäär.
"Kas on võimalik end hapnikuga mürgitada?"
Hapnikumürgitus, hüperoksia, tekib hapnikku sisaldavate gaasisegude (õhk, nitroks) sissehingamise tagajärjel, kui kõrge vererõhk. Hapnikumürgitus võib tekkida hapnikuseadmete, regeneratiivsete seadmete või kunstliku hingamise seadmete kasutamisel. gaasisegud, hapniku rekompressiooni ajal, samuti terapeutiliste annuste ületamise tõttu hapniku baroteraapia protsessis. Hapnikumürgitus põhjustab kesknärvisüsteemi talitlushäireid. närvisüsteem, hingamis- ja vereringeelundid.
Hapnik- üks levinumaid elemente mitte ainult looduses, vaid ka inimkeha koostises.
Hapniku kui keemilise elemendi erilised omadused on muutnud selle elusolendite evolutsiooni käigus vajalikuks partneriks elu põhiprotsessides. Hapniku molekuli elektrooniline konfiguratsioon on selline, et sellel on paardumata elektronid, mis on väga reaktiivsed. Seetõttu kasutatakse hapniku molekuli, millel on kõrged oksüdeerivad omadused bioloogilised süsteemid elektronide omamoodi lõksuna, mille energia kustub, kui nad on seotud veemolekulis hapnikuga.
Pole kahtlust, et hapnik "tuli kasuks". bioloogilised protsessid elektroni aktseptorina. Hapniku lahustuvus nii vesi- kui ka lipiidfaasis on väga kasulik ka organismile, mille rakud (eriti bioloogilised membraanid) on üles ehitatud füüsikaliselt ja keemiliselt mitmekesistest materjalidest. See võimaldab tal suhteliselt kergesti difundeeruda rakkude mis tahes struktuursetesse moodustistesse ja osaleda oksüdatiivsetes reaktsioonides. Tõsi, me lahustame hapnikku rasvades kordades paremini kui nendes veekeskkond, ja seda võetakse arvesse hapniku kasutamisel raviainena.
Iga meie keharakk vajab katkematut hapnikuvarustust, kus seda kasutatakse erinevates metaboolsetes reaktsioonides. Selle tarnimiseks ja lahtritesse sorteerimiseks on vaja üsna võimsat transpordiaparaati.
Normaalsetes tingimustes peavad keharakud igas minutis varustama umbes 200-250 ml hapnikku. On lihtne arvutada, et vajadus selle järele päevas on märkimisväärne (umbes 300 liitrit). Raske tööga suureneb see vajadus kümnekordseks.
Hapniku difusioon kopsualveoolidest verre toimub hapniku pinge alveolaar-kapillaaride erinevuse (gradiendi) tõttu, mis normaalse õhu hingamisel on: 104 (pO 2 alveoolides) - 45 (pO 2 kopsukapillaarides) ) = 59 mm Hg. Art.
Alveolaarõhk (keskmise kopsumahuga 6 liitrit) ei sisalda rohkem kui 850 ml hapnikku ja see alveolaarreserv suudab varustada keha hapnikuga vaid 4 minutiks, arvestades, et organismi keskmine hapnikuvajadus tavatingimustes on ligikaudu 200 ml. minutis.
On välja arvutatud, et kui molekulaarne hapnik lihtsalt lahustati vereplasmas (ja see lahustub selles halvasti - 0,3 ml 100 ml veres), siis rakkude normaalse vajaduse tagamiseks on vaja suurendada hapnikku. veresoonte verevoolu kiirus 180 liitrini minutis. Tegelikult liigub veri kiirusega vaid 5 liitrit minutis. Hapniku kohaletoimetamist kudedesse viib läbi imeline aine - hemoglobiin.
Hemoglobiin sisaldab 96% valku (globiini) ja 4% mittevalgukomponenti (heem). Hemoglobiin, nagu kaheksajalg, püüab hapnikku oma nelja kombitsaga. Kopsude arteriaalses veres hapnikumolekule spetsiifiliselt haaravate “kombitsate” rolli mängib heem, õigemini selle keskel asuv kahevalentne rauaaatom. Raud "kinnitatakse" porfüriinitsükli sisse nelja sideme abil. Seda raua kompleksi porfüriiniga nimetatakse protoheemiks või lihtsalt heemiks. Ülejäänud kaks raudsidemet on suunatud porfüriini tsükli tasapinnaga risti. Üks neist läheb valgu subühikusse (globiin) ja teine on vaba, see püüab otseselt molekulaarset hapnikku.
Hemoglobiini polüpeptiidahelad on ruumis paigutatud nii, et nende konfiguratsioon läheneb sfäärilisele. Igal neljal gloobulil on "tasku", kuhu heem asetatakse. Iga heem on võimeline hõivama ühe hapnikumolekuli. Hemoglobiini molekul võib siduda maksimaalselt nelja hapnikumolekuli.
Kuidas hemoglobiin "töötab"?
"Molekulaarse kopsu" hingamistsükli vaatlused (nagu kuulus inglise teadlane M. Perutz nimetas hemoglobiini) paljastavad selle pigmendivalgu hämmastavad omadused. Selgub, et kõik neli kalliskivi töötavad koos, mitte iseseisvalt. Iga kalliskivi on justkui informeeritud sellest, kas tema partner on lisanud hapnikku või mitte. Deoksühemoglobiinis ulatuvad kõik "kombitsad" (rauaaatomid) porfüriinitsükli tasapinnast välja ja on valmis hapnikumolekuli siduma. Pärast hapnikumolekuli kinnipüüdmist tõmmatakse raud porfüriinitsükli sisse. Esimest hapniku molekuli on kõige raskem kinnitada ja iga järgnev muutub paremaks ja lihtsamaks. Teisisõnu, hemoglobiin toimib vanasõna järgi "isu tuleb söömisega". Hapniku lisamine muudab isegi hemoglobiini omadusi: see muutub tugevamaks happeks. See fakt on suur tähtsus hapniku ja süsinikdioksiidi transportimisel.
Olles kopsudes hapnikuga küllastunud, kannab punastes verelibledes sisalduv hemoglobiin selle läbi vereringe keharakkudesse ja kudedesse. Enne hemoglobiini küllastamist peab aga hapnik vereplasmas lahustuma ja läbima punaste vereliblede membraani. Praktikas, eriti hapnikravi kasutamisel, on oluline, et arst arvestaks erütrotsüütide hemoglobiini potentsiaalsete võimetega hapnikku kinni hoida ja kohale toimetada.
Üks gramm hemoglobiini suudab normaalsetes tingimustes siduda 1,34 ml hapnikku. Edasi arutledes saame arvutada, et keskmise hemoglobiinisisaldusega veres 14-16 ml%, seob 100 ml verd 18-21 ml hapnikku. Kui võtta arvesse veremaht, mis meestel on keskmiselt umbes 4,5 liitrit ja naistel 4 liitrit, siis erütrotsüütide hemoglobiini maksimaalne sidumisaktiivsus on umbes 750-900 ml hapnikku. Loomulikult on see võimalik ainult siis, kui kogu hemoglobiin on hapnikuga küllastunud.
Hingamisel atmosfääriõhk hemoglobiin ei ole täielikult küllastunud - 95-97%. Saate seda küllastada, kasutades hingamiseks puhast hapnikku. Piisab selle sisalduse suurendamisest sissehingatavas õhus 35% -ni (tavalise 24% asemel). Sel juhul on hapniku maht maksimaalne (võrdne 21 ml O 2 100 ml vere kohta). Hapnik ei saa enam seonduda vaba hemoglobiini puudumise tõttu.
Mitte suur hulk hapnik jääb verre lahustuma (0,3 ml 100 ml vere kohta) ja kandub sellisel kujul kudedesse. IN looduslikud tingimused kudede vajadused rahuldab hemoglobiiniga kaasnev hapnik, sest plasmas lahustunud hapnikku on ebaoluline kogus - 100 ml veres vaid 0,3 ml. See viib järeldusele: kui keha vajab hapnikku, siis ei saa ta elada ilma hemoglobiinita.
Punased verelibled teevad oma eluea jooksul (umbes 120 päeva) tohutut tööd, kandes kopsudest kudedesse umbes miljard hapnikumolekuli. Hemoglobiinil on aga huvitav omadus: see ei lisa hapnikku alati sama ahnusega, nagu ei anna seda samasuguse valmisolekuga ka ümbritsevatele rakkudele. Hemoglobiini sellise käitumise määrab selle ruumiline struktuur ja seda saab reguleerida nii sisemiste kui ka väliste teguritega.
Hemoglobiini hapnikuga küllastumise protsessi kopsudes (või hemoglobiini dissotsiatsiooni rakkudes) kirjeldab S-kujuline kõver. Tänu sellele sõltuvusele on rakkude normaalne varustamine hapnikuga võimalik isegi väikeste erinevuste korral veres (98–40 mm Hg).
S-kõvera asend ei ole konstantne ja muutused selles viitavad olulistele muutustele bioloogilised omadused hemoglobiini. Kui kõver nihkub vasakule ja selle painutus väheneb, näitab see hemoglobiini afiinsuse suurenemist hapniku suhtes ja pöördprotsessi vähenemist - oksühemoglobiini dissotsiatsiooni. Vastupidi, selle kõvera nihkumine paremale (ja painde suurenemine) näitab täpselt vastupidist pilti - hemoglobiini afiinsuse vähenemist hapniku suhtes ja selle paremat vabanemist kudedesse. On selge, et kõvera nihutamine vasakule on soovitatav hapniku hõivamiseks kopsudes ja paremale, et vabastada see kudedesse.
Oksühemoglobiini dissotsiatsioonikõver muutub sõltuvalt keskkonna pH-st ja temperatuurist. Mida madalam on pH (nihe happelisele poolele) ja kõrgem temperatuur, seda halvemini püüab hemoglobiin hapnikku, kuid seda paremini antakse seda kudedele oksühemoglobiini dissotsiatsiooni käigus. Siit järeldus: kuumas atmosfääris toimub vere hapnikuga küllastumine ebaefektiivselt, kuid kehatemperatuuri tõusuga on oksühemoglobiini hapnikust väljalaadimine väga aktiivne.
Punastel verelibledel on ka oma reguleerimisseadmed. See on 2,3-difosfoglütseriinhape, mis moodustub glükoosi lagunemisel. Sellest ainest sõltub ka hemoglobiini "meeleolu" hapniku suhtes. Kui 2,3-difosfoglütseriinhape koguneb punastesse verelibledesse, vähendab see hemoglobiini afiinsust hapniku suhtes ja soodustab selle vabanemist kudedesse. Kui sellest jääb väheks, on pilt vastupidine.
Huvitavaid sündmusi esineb ka kapillaarides. Kapillaari arteriaalses otsas toimub hapniku difusioon risti vere liikumisega (verest rakku). Liikumine toimub hapniku osarõhkude erinevuse suunas, st rakkudesse.
Rakud eelistavad füüsiliselt lahustunud hapnikku ja seda kasutatakse kõigepealt. Samal ajal eemaldatakse oksühemoglobiin oma koormast. Mida intensiivsemalt mõni organ töötab, seda rohkem hapnikku ta vajab. Hapniku vabanemisel vabanevad hemoglobiini kombitsad. Hapniku imendumise tõttu kudedes väheneb oksühemoglobiini sisaldus veres venoosne veri langeb 97-lt 65-75% -ni.
Oksühemoglobiini mahalaadimine soodustab samaaegselt süsihappegaasi transporti. Viimane, mis moodustub kudedes süsinikku sisaldavate ainete põlemise lõppproduktina, satub verre ja võib põhjustada keskkonna pH olulist langust (hapestumist), mis ei sobi kokku eluga. Tegelikult võib arteriaalse ja venoosse vere pH kõikuda äärmiselt kitsas vahemikus (mitte rohkem kui 0,1) ning selleks on vaja süsihappegaasi neutraliseerida ja kudedest kopsudesse viia.
Huvitav on see, et süsihappegaasi kogunemine kapillaaridesse ja keskkonna pH mõningane langus lihtsalt soodustavad hapniku vabanemist oksühemoglobiini poolt (dissotsiatsioonikõver nihkub paremale ja S-kujuline painutus suureneb). Hemoglobiin, mis täidab vere puhversüsteemi rolli, neutraliseerib süsinikdioksiidi. Sel juhul moodustuvad vesinikkarbonaadid. Osa süsinikdioksiidist seob hemoglobiin ise (mille tulemusena moodustub karbhemoglobiin). Arvatakse, et hemoglobiin on otseselt või kaudselt seotud kuni 90% süsinikdioksiidi transportimisega kudedest kopsudesse. Kopsudes toimuvad pöördprotsessid, kuna hemoglobiini hapnikuga varustamine toob kaasa selle happeliste omaduste suurenemise ja vesinikioonide vabanemise keskkonda. Viimased koosnedes vesinikkarbonaatidega moodustavad süsihappe, mis ensüümi karboanhüdraasi toimel laguneb süsihappegaasiks ja veeks. Süsinikdioksiid vabaneb kopsudest ja oksühemoglobiin, katioone siduv (vastutasuks vesinikioonide lõhenemisele), liigub perifeersete kudede kapillaaridesse. Selline tihe seos kudede hapnikuga varustamise ja kudedest kopsudesse süsihappegaasi eemaldamise vahel tuletab meelde, et hapnikku meditsiinilistel eesmärkidel kasutades ei tohiks unustada ka teist hemoglobiini funktsiooni – vabastada keha liigsest süsihappegaasist.
Arteriaalne-venoosne erinevus ehk hapnikurõhu erinevus piki kapillaari (arterist venoosse otsani) annab aimu kudede hapnikuvajadusest. Oksühemoglobiini kapillaaride käigu pikkus on erinevates organites erinev (ja nende hapnikuvajadus ei ole sama). Seetõttu langeb näiteks hapniku pinge ajus vähem kui müokardis.
Siin on aga vaja teha reservatsioon ja meenutada, et müokard ja muud lihaskoed on eritingimustes. Lihasrakkudel on aktiivne süsteem hapniku hõivamiseks voolavast verest. Seda funktsiooni täidab müoglobiin, millel on sama struktuur ja mis töötab hemoglobiiniga samal põhimõttel. Ainult müoglobiinil on üks valguahel (ja mitte neli, nagu hemoglobiin) ja vastavalt üks heem. Müoglobiin on nagu veerand hemoglobiinist ja püüab kinni ainult ühe hapnikumolekuli.
Müoglobiini ainulaadne struktuur, mis piirdub ainult selle valgu molekuli kolmanda taseme organiseerituse tasemega, on seotud hapnikuga suhtlemisega. Müoglobiin seob hapnikku viis korda kiiremini kui hemoglobiin (hapniku suhtes on kõrge afiinsus). Müoglobiini küllastumise (või oksümüoglobiini dissotsiatsiooni) kõver hapnikuga on pigem hüperbooli kui S-kujuline. See on bioloogiliselt väga mõistlik, kuna müoglobiin asub sügaval lihaskoe(kus hapniku osarõhk on madal), haarab ahnelt hapnikku ka oma tingimustes madalpinge. Tekib omamoodi hapnikuvaru, mis kulutatakse vajadusel energia moodustamiseks mitokondrites. Näiteks südamelihases, kus on palju müoglobiini, tekib diastooli ajal rakkudes hapnikuvaru oksümüoglobiini näol, mis süstooli ajal rahuldab lihaskoe vajadused.
Ilmselt nõudis lihasorganite pidev mehaaniline töö lisaseadmeid hapniku püüdmiseks ja säilitamiseks. Loodus lõi selle müoglobiini kujul. Võimalik, et ka mitte-lihasrakkudel on mõni seni teadmata mehhanism verest hapniku püüdmiseks.
Üldjuhul määrab punaliblede hemoglobiini töö kasulikkuse see, kui palju see suutis rakku kanda ja sinna hapnikumolekule viia ning eemaldada kudede kapillaaridesse kogunevat süsihappegaasi. Kahjuks ei tööta see töötaja mõnikord täisvõimsusel ja ilma enda süül: hapniku vabanemine oksühemoglobiinist kapillaaris sõltub rakkudes toimuvate biokeemiliste reaktsioonide võimest hapnikku tarbida. Kui hapnikku tarbitakse vähe, siis see näib “seiskuvat” ja oma vähese lahustuvuse tõttu vedelas keskkonnas ei tule enam arteriaalsest voodist. Arstid jälgivad arteriovenoosse hapniku erinevuse vähenemist. Selgub, et hemoglobiin kannab kasutult osa hapnikust ja lisaks vähem süsihappegaasi. Olukord pole meeldiv.
Teadmised hapniku transpordisüsteemi toimimismustrite kohta looduslikes tingimustes võimaldavad arstil teha mitmeid kasulikke järeldusi. õige kasutamine hapnikuravi. On ütlematagi selge, et koos hapnikuga on vaja kasutada aineid, mis stimuleerivad tsütropoeesi, suurendavad verevoolu kahjustatud kehas ja aitavad kaasa hapniku kasutamisele keha kudedes.
Samal ajal on vaja selgelt teada, millistel eesmärkidel kulutatakse rakkudes hapnikku, tagades nende normaalse eksistentsi?
Teel oma kohale, kus osaleb rakkudes toimuvates metaboolsetes reaktsioonides, ületab hapnik paljusid struktuurseid moodustisi. Neist olulisemad on bioloogilised membraanid.
Igal rakul on plasma (või välimine) membraan ja veider hulk muid membraani struktuure, mis seovad subtsellulaarseid osakesi (organellid). Membraanid ei ole lihtsalt vaheseinad, vaid moodustised, mis täidavad erifunktsioone (transport, ainete lagundamine ja süntees, energia tootmine jne), mille määrab nende organiseeritus ja neis sisalduvate biomolekulide koostis. Vaatamata membraanide kuju ja suuruse varieeruvusele, koosnevad need valdavalt valkudest ja lipiididest. Teised membraanides leiduvad ained (näiteks süsivesikud) on keemiliste sidemete kaudu seotud kas lipiidide või valkudega.
Me ei peatu membraanides valgu-lipiidimolekulide organiseerimise üksikasjadel. Oluline on märkida, et kõik biomembraanide struktuurimudelid (“võileib”, “mosaiik” jne) eeldavad, et membraanides on bimolekulaarne lipiidkile, mida hoiavad koos valgumolekulid.
Membraani lipiidkiht on vedel kile, mis on pidevas liikumises. Hapnik, tänu oma heale lahustuvusele rasvades, läbib membraanide topeltlipiidkihti ja siseneb rakkudesse. Osa hapnikust kantakse üle sisekeskkond rakud transporterite, näiteks müoglobiini kaudu. Arvatakse, et hapnik on rakus lahustuvas olekus. Tõenäoliselt lahustub see rohkem lipiidide moodustistes ja vähem hüdrofiilsetes. Pidagem meeles, et hapniku struktuur vastab suurepäraselt elektronlõksuna kasutatava oksüdeeriva aine kriteeriumidele. On teada, et oksüdatiivsete reaktsioonide peamine kontsentratsioon toimub spetsiaalsetes organellides, mitokondrites. Nende väikeste (0,5–2 mikroni suuruste) osakeste otstarbest räägivad piltlikud võrdlused, mida biokeemikud mitokondritele andsid. Neid nimetatakse nii raku "energiajaamadeks" kui ka "elektrijaamadeks", rõhutades sellega nende juhtivat rolli energiarikaste ühendite moodustamisel.
Siinkohal tasub ilmselt teha väike kõrvalepõik. Nagu teate, on elusolendite üks põhiomadusi tõhus energia ammutamine. Inimkeha kasutab väliseid energiaallikaid – toitaineid (süsivesikud, lipiidid ja valgud), mis hüdrolüütiliste ensüümide abil. seedetrakti purustatakse väiksemateks tükkideks (monomeerideks). Viimased imenduvad ja toimetatakse rakkudesse. Ainult need ained, mis sisaldavad vesinikku, millel on suur vaba energia varu, omavad energiaväärtust. Raku, õigemini selles sisalduvate ensüümide põhiülesanne on substraatide töötlemine selliselt, et eemaldada neist vesinik.
Peaaegu kõik sarnast rolli täitvad ensüümsüsteemid paiknevad mitokondrites. Siin oksüdeeritakse glükoosi fragment (püroviinamarihape), rasvhapped ja aminohapete süsinikskeletid. Pärast lõplikku töötlemist eemaldatakse ülejäänud vesinik nendest ainetest.
Vesinik, mis eraldatakse põlevatest ainetest spetsiaalsete ensüümide (dehüdrogenaaside) abil, ei ole vabas vormis, vaid ühenduses spetsiaalsete kandjatega - koensüümidega. Need on nikotiinamiidi (vitamiin PP) derivaadid - NAD (nikotiinamiidadeniindinukleotiid), NADP (nikotiinamiidadeniindinukleotiidfosfaat) ja riboflaviini (vitamiin B 2) derivaadid - FMN (flaviini mononukleotiid) ja FAD (flaviinadeniini dinukleotiid).
Vesinik ei põle kohe, vaid järk-järgult, osade kaupa. Vastasel juhul ei saaks rakk oma energiat kasutada, sest vesiniku ja hapniku vastasmõjul toimuks plahvatus, mida on laboratoorsetes katsetes lihtne demonstreerida. Selleks, et vesinik saaks osade kaupa selles sisalduvat energiat vabastada, on mitokondrite sisemembraanis elektronide ja prootonite kandjate ahel, mida muidu nimetatakse hingamisahelaks. Selle ahela teatud lõigul elektronide ja prootonite teed lahknevad; elektronid hüppavad läbi tsütokroomide (mis sarnaselt hemoglobiiniga koosnevad valgust ja heemist) ning prootonid pääsevad keskkonda. IN lõpp-punkt Hingamisahelas, kus asub tsütokroomoksüdaas, "libisevad" elektronid hapnikule. Sel juhul kustub elektronide energia täielikult ja prootoneid siduv hapnik redutseeritakse veemolekuliks. Vesi energeetiline väärtus sest keha ei esinda enam.
Hingamisahelat mööda hüppavate elektronide poolt eraldatud energia muundatakse adenosiintrifosfaadi keemiliste sidemete energiaks - ATP, mis toimib elusorganismide peamise energiaakumulaatorina. Kuna siin on kombineeritud kaks toimingut: oksüdatsioon ja energiarikaste fosfaatsidemete moodustumine (esineb ATP-s), nimetatakse energia moodustumise protsessi hingamisahelas oksüdatiivseks fosforüülimiseks.
Kuidas toimub elektronide liikumise kombinatsioon hingamisahelas ja energia püüdmine selle liikumise ajal? See pole veel päris selge. Samal ajal võimaldaks bioloogiliste energiamuundurite toimimine lahendada paljusid probleeme, mis on seotud patoloogilisest protsessist mõjutatud keharakkude päästmisega, mis reeglina kogevad energianälga. Asjatundjate hinnangul toob elusolendite energiatekke mehhanismi saladuste paljastamine kaasa tehniliselt perspektiivikamate energiageneraatorite loomise.
Need on perspektiivid. Praeguseks on teada, et elektronide energia hõivamine toimub hingamisahela kolmes osas ja seetõttu tekib kahe vesinikuaatomi põlemisel kolm ATP molekuli. Koefitsient kasulik tegevus sellise trafo energia on ligi 50%. Arvestades, et vesiniku oksüdeerumisel hingamisahelas rakku tarnitava energia osakaal on vähemalt 70-90%, selguvad värvikad võrdlused, mis mitokondritele omistati.
ATP energiat kasutatakse mitmesugustes protsessides: komplekssete struktuuride (näiteks valgud, rasvad, süsivesikud, nukleiinhapped) moodustamiseks valkudest, mehaaniliseks aktiivsuseks (lihaste kokkutõmbumine), elektritööks (närviimpulsside tekkeks ja levimiseks). ), ainete transport ja kuhjumine rakkude sees jne. Ühesõnaga elu ilma energiata on võimatu ja niipea kui sellest tekib järsk puudus, surevad elusolendid.
Tuleme tagasi küsimuse juurde hapniku koha kohta energiatootmises. Esmapilgul näib hapniku otsene osalemine selles elutähtsas protsessis varjatud. Tõenäoliselt oleks paslik võrrelda vesiniku põlemist (ja sellest tulenevat energia teket) tootmisliiniga, kuigi hingamisahel on liin mitte kokkupanemiseks, vaid mateeria “lahti võtmiseks”.
Hingamisahela alguses on vesinik. Sellest tormab elektronide vool lõppsihtkohta - hapnikku. Hapniku puudumisel või selle nappusel tootmisliin kas seiskub või ei tööta täisvõimsusel, kuna pole kedagi maha laadida või on mahalaadimise efektiivsus piiratud. Pole elektronide voogu – pole energiat. Silmapaistva biokeemiku A. Szent-Gyorgyi tabava määratluse järgi juhib elu elektronide voog, mille liikumise määrab väline energiaallikas – Päike. On kiusatus seda mõtet jätkata ja lisada, et kuna elu juhib elektronide voog, siis hapnik säilitab selle voolu järjepidevuse
Kas hapnikku on võimalik asendada mõne teise elektroni aktseptoriga, hingamisahel maha laadida ja energiatootmine taastada? Põhimõtteliselt on see võimalik. Seda on lihtne laborikatsete abil demonstreerida. Keha jaoks on elektronaktseptori, näiteks hapniku valimine nii, et see oleks kergesti transporditav, tungiks kõikidesse rakkudesse ja osaleks redoksreaktsioonides, siiani arusaamatu ülesanne.
Niisiis, hapnik, säilitades samal ajal elektronide voolu järjepidevuse hingamisahelas, aitab normaalsetes tingimustes kaasa pidevale energia moodustumisele mitokondritesse sisenevatest ainetest.
Muidugi on ülaltoodud olukord mõnevõrra lihtsustatud ja me tegime seda selleks, et selgemalt näidata hapniku rolli energiaprotsesside reguleerimisel. Sellise reguleerimise tõhususe määrab liikuvate elektronide energiat teisendava seadme töö ( elektrivool) ATP-sidemete keemiliseks energiaks. Kui toitained on olemas ka hapniku juuresolekul. põleb mitokondrites "asjata", vabanev soojusenergia on sel juhul keha jaoks kasutu ja võib tekkida energianälg koos kõigi sellest tulenevate tagajärgedega. Sellised äärmuslikud fosforüülimise halvenemise juhtumid elektronide ülekande ajal kudede mitokondrites on aga vaevalt võimalikud ja neid pole praktikas kohatud.
Palju sagedamini esineb energiatootmise düsregulatsiooni juhtumeid, mis on seotud rakkude ebapiisava hapnikuga varustamisega. Kas see tähendab kohest surma? Tuleb välja, et mitte. Evolutsioon otsustas targalt, jättes inimkudedele teatud energiajõu reservi. Seda tagab hapnikuvaba (anaeroobne) rada süsivesikutest energia moodustumiseks. Selle efektiivsus on aga suhteliselt madal, kuna samade toitainete oksüdeerimine hapniku juuresolekul annab 15-18 korda rohkem energiat kui ilma selleta. Kriitilistes olukordades jäävad kehakoed aga elujõuliseks just tänu anaeroobsele energiatootmisele (läbi glükolüüsi ja glükogenolüüsi).
See on väike kõrvalepõige, mis räägib energia tekkimise potentsiaalist ja hapnikuta organismi olemasolust, täiendavaks tõestuseks, et hapnik on eluprotsesside kõige olulisem regulaator ja ilma selleta on eksisteerimine võimatu.
Vähem oluline pole aga hapniku osalemine mitte ainult energeetikas, vaid ka plastilistes protsessides. Selle hapniku aspekti juhtisid juba 1897. aastal tähelepanu meie silmapaistev kaasmaalane A. N. Bach ja saksa teadlane K. Engler, kes töötasid välja seisukoha "ainete aeglase oksüdeerimise kohta aktiveeritud hapnikuga". Pikka aega need sätted jäid unustusehõlma, kuna teadlastel oli liiga suur huvi hapniku osalemise probleemi vastu energiareaktsioonides. Alles meie sajandi 60ndatel tõstatati taas küsimus hapniku rollist paljude looduslike ja võõrühendite oksüdatsioonis. Nagu selgus, pole sellel protsessil energia tootmisega mingit pistmist.
Peamine organ, mis kasutab hapnikku selle oksüdeeritud aine molekuli viimiseks, on maks. Maksarakkudes neutraliseeritakse sel viisil paljud võõrühendid. Ja kui maksa nimetatakse õigustatult ravimite ja mürkide neutraliseerimise laboriks, siis hapnikule antakse selles protsessis väga auväärne (kui mitte domineeriv) koht.
Lühidalt plastilise hapnikutarbimise aparaadi lokaliseerimise ja disaini kohta. Maksarakkude tsütoplasmasse tungiva endoplasmaatilise retikulumi membraanides on lühike elektronide transpordiahel. See erineb pikast (suure hulga kandjatega) hingamisahelast. Elektronide ja prootonite allikaks selles ahelas on redutseeritud NADP, mis tekib tsütoplasmas näiteks glükoosi oksüdatsiooni käigus pentoosfosfaadi tsüklis (seega võib glükoosi nimetada ainete detoksifitseerimise täispartneriks). Elektronid ja prootonid kantakse üle spetsiaalsesse flaviini sisaldavasse valku (FAD) ja sealt lõpplüli - spetsiaalsesse tsütokroomi nimega tsütokroom P-450. Nagu hemoglobiin ja mitokondriaalsed tsütokroomid, on see heemi sisaldav valk. Selle funktsioon on kahekordne: see seob oksüdeerunud ainet ja osaleb hapniku aktiveerimises. Lõpptulemus on selline keeruline funktsioon tsütokroom P-450 väljendub selles, et üks hapnikuaatom siseneb oksüdeeritud aine molekuli, teine - veemolekuli. Erinevused hapnikutarbimise lõppaktide vahel energia moodustumisel mitokondrites ja ainete oksüdeerumisel endoplasmaatilises retikulumis on ilmsed. Esimesel juhul kasutatakse hapnikku vee moodustamiseks ja teisel - nii vee kui ka oksüdeeritud substraadi moodustamiseks. Plastilistel eesmärkidel tarbitava hapniku osakaal kehas võib olla 10-30% (olenevalt nende reaktsioonide soodsa esinemise tingimustest).
Küsimuse püstitamine (isegi puhtteoreetiliselt) hapniku asendamise võimaluse kohta teiste elementidega on mõttetu. Arvestades, et see hapniku kasutamise tee on vajalik ka kõige olulisemate looduslike ühendite - kolesterooli - vahetamiseks, sapphapped, steroidhormoonid – on lihtne aru saada, kui kaugele hapniku funktsioonid ulatuvad. Selgub, et see reguleerib mitmete oluliste endogeensete ühendite teket ja võõrainete (või, nagu neid praegu nimetatakse, ksenobiootikumide) detoksikatsiooni.
Siiski tuleb märkida, et endoplasmaatilise retikulumi ensümaatilisel süsteemil, mis kasutab ksenobiootikumide oksüdeerimiseks hapnikku, on teatud kulud, mis on järgmised. Mõnikord tekib hapniku sisestamisel ainesse mürgisem ühend kui algne. Sellistel juhtudel toimib hapnik keha mürgitamisel kahjutute ühenditega kaasosalisena. Sellised kulud võtavad tõsise pöörde näiteks siis, kui prokantserogeenidest moodustuvad hapniku osalusel kantserogeenid. Eelkõige tuntud komponent tubakasuits kantserogeeniks peetav benspüreen omandab need omadused tegelikult siis, kui oksüdeerub organismis oksübenspüreeniks.
Ülaltoodud faktid sunnivad meid pöörama suurt tähelepanu neile ensümaatilistele protsessidele, milles hapnikku kasutatakse ehitusmaterjalina. Mõnel juhul on vaja arendada ennetavad meetmed, mis on suunatud selle hapnikutarbimise meetodi vastu. See ülesanne on väga raske, kuid selleks on vaja otsida lähenemisviise, et aidata erinevaid tehnikaid suunata hapniku reguleerivad potentsiaalid organismile vajalikus suunas.
Viimane on eriti oluline hapniku kasutamisel sellises “kontrollimatus” protsessis nagu küllastumata rasvhapete peroksiidi (või vabade radikaalide) oksüdatsioon. Küllastumata rasvhapped on osa erinevatest lipiididest bioloogilistes membraanides. Membraanide arhitektuur, nende läbilaskvus ja membraanides sisalduvate ensümaatiliste valkude funktsioonid on suuresti määratud erinevate lipiidide vahekorraga. Lipiidide peroksüdatsioon toimub kas ensüümide abil või ilma nendeta. Teine võimalus ei erine tavapäraste lipiidide vabade radikaalide oksüdatsioonist keemilised süsteemid ja nõuab askorbiinhappe olemasolu. Hapniku osalemine lipiidide peroksüdatsioonis pole muidugi kõige suurem Parim viis selle väärtuslike bioloogiliste omaduste rakendusi. Selle protsessi vabade radikaalide olemus, mille võib käivitada kahevalentne raud (radikaalide moodustumise keskus), võimaldab sellel kiiresti kaasa tuua membraanide lipiidse karkassi lagunemise ja sellest tulenevalt rakusurma.
Looduslikes tingimustes sellist katastroofi siiski ei juhtu. Rakud sisaldavad looduslikke antioksüdante (E-vitamiin, seleen, mõned hormoonid), mis lõhuvad lipiidide peroksüdatsiooniahela, takistades vabade radikaalide teket. Sellegipoolest on hapniku kasutamisel lipiidide peroksüdatsioonis mõnede teadlaste sõnul ka positiivseid külgi. Bioloogilistes tingimustes on lipiidide peroksüdatsioon vajalik membraani iseeneslikuks uuenemiseks, kuna lipiidperoksiidid on vees paremini lahustuvad ühendid ja vabanevad membraanist kergemini. Need asendatakse uute hüdrofoobsete lipiidimolekulidega. Ainult selle protsessi ülemäärasus viib membraanide kokkuvarisemiseni ja patoloogiliste muutusteni kehas.
On aeg kokkuvõtteid teha. Niisiis on hapnik elutähtsate protsesside kõige olulisem regulaator, mida keharakud kasutavad vajaliku komponendina energia moodustamiseks mitokondrite hingamisahelas. Nende protsesside hapnikuvajadus on täidetud ebavõrdselt ja sõltub paljudest tingimustest (ensümaatilise süsteemi võimsusest, substraadi küllusest ja hapniku enda kättesaadavusest), kuid siiski kulub lõviosa hapnikust energiaprotsessidele. Seega määravad "elamispalga" ning üksikute kudede ja elundite funktsioonid ägeda hapnikupuuduse ajal endogeensed hapnikuvarud ja hapnikuvaba energiatootmise raja võimsus.
Vähem oluline pole aga hapnikuga varustamine ka teiste plastiliste protsessidega, kuigi selleks kulub väiksem osa. Lisaks mitmetele vajalikele looduslikele sünteesidele (kolesterool, sapphapped, prostaglandiinid, steroidhormoonid, aminohapete metabolismi bioloogiliselt aktiivsed tooted) on hapniku olemasolu eriti vajalik ravimite ja mürkide neutraliseerimiseks. Mürgistuse korral võõrkehad Võib-olla võib eeldada, et hapnik on plasti jaoks olulisem kui energeetiline. Joobe korral on just see tegevuspool praktiline kasutamine. Ja ainult ühel juhul peab arst mõtlema, kuidas rakkudes hapnikutarbimisele barjäär panna. Me räägime hapniku kasutamise pärssimisest lipiidide peroksüdatsioonis.
Nagu näeme, on teadmised hapniku kohaletoimetamise ja kehas tarbimise viiside kohta erinevate hüpoksiliste seisundite korral tekkivate häirete lahtiharutamise ja õige taktika võti. meditsiiniline kasutamine hapnik kliinikus.
Eelmises materjalis saime arusaama, kust inimene selle võtab. Et mõista antioksüdantide süsteemi protsesse, millel on ka suurepärane funktsionaalsus organismi tervise parandamisel, tuleks mõista hapniku tähtsust inimese tervisele ja elule.
Kui vaatleme õhku selle komponentide järgi, näeme, et sissehingatavas sisaldub see:
- 78% lämmastikku;
- 21% hapnikku;
- muud gaasid 1% ja sisaldavad 0,03% CO2.
Erineva võimekusega keemilised elemendid tõmbavad ligi täiendavaid elektrone, see võime sõltub mis tahes elemendi asukohast perioodilisustabelis. Seda külgetõmmet, mida nimetatakse elektronegatiivsuseks, väljendavad selle kokkuleppelised ühikud ja mida kõrgemad need on, seda suurem on võime elektrone ligi tõmmata.
Kui kaks erinevat aatomit suhtlevad üksteisega, nihkub elektronide paar kõige elektronegatiivsema aatomi poole. Hapnik on üks elektronegatiivsemaid elemente. See on ka kõige ihaldatum komponent Maal.
Hapnik jaguneb kaheks eksisteerimisvormiks: hapnik (O2) ja osoon (Oz). See on värvitu, lõhnatu gaas ja toimib elutähtsa ainena.
Perioodilise tabeli iga elemendiga suheldes loob see tohutu hulga ühendeid.
Hapnik on vajalik komponent, et anda inimesele eluenergiat
Maa salvestab oma atmosfääris vaba hapnikku. Seotud hapnik ladestub maakoores, aga ka mage- ja merevees. Hapnik tagab hingamisprotsessi, seejärel moodustab pärast orgaaniliste ühendite oksüdeerumist süsihappegaasi ja vett, mille käigus vabaneb energia.
Teisisõnu saame energiat, mida meie elus iga minut vajame ja mis on söödava toidu lagunemise tulemus. Toidu lagunemine toimub sissehingatava hapniku mõjul.
Nüüd hapnik ja füsioloogia.
Organismis füüsilisel, bioloogilisel ja füsioloogilisel tasandil toimuvate muutuste kompleks, mille käigus keha võtab vastu ja muundab aineid ja energiat ning vahetab neid pidevalt keskkond ja seal on AINEVAHETUS ja energia. Selle protsessi aluseks on energia muundamine saadud tasuta energiast
kompleksiga orgaanilised ühendid, elektrilised, mehaanilised ja termilised. Rasvade, süsivesikute ja valkude ainevahetuse suhe, millega kaasnevad hormoone reguleerivad biokeemilised protsessid, võimaldab tagada meie rakkudele maksimaalse energia.
Kas teadsite, et inimese kehakaal on 62% hapnikuga täidetud?
Näiteks kui teie kaal on 70 kg, siis 43 kg sellest on hapnik. Ma annan sulle huvitav fakt, taga
Iga päev sööme 2 kg hapnikku ja hingame sisse 900 grammi õhku. Neile, kes ei tea, teave teile – Oz (osoon) on hapnikuvormina mürgine.
Kes ei vajaks elamiseks hapnikku?
Ei vaja hapnikku anaeroobsed bakterid ja süvamere elanikud (nende energia põhineb
vulkaanilise tegevuse tulemusena saadud ained) Kõik muud elusolendid vajavad hapnikku. Elu planeedil on ilma selleta võimatu. Selle kõigest 5-7-minutiline puudumine põhjustab kudede hüpoksiat (hapnikunälga) ja põhjustab surma.
Toit toob kehasse elektronid ja vesiniku prootonid. Prootonid pärinevad näiteks toidust orgaanilistes hapetes ning elektrone varustavad muutuva valentsiga metallid ja vitamiinid, eelkõige C ja E. Bioloogiline oksüdatsioon saab vajaliku substraadi, mis koosneb glükoosist, milleks muundatakse kergesti seeditavad toidusüsivesikud. , vastutasuks.
Lihtsamalt öeldes varustab elektrone hapnik ja prootoneid vesinik. Prootonid ja elektronid loovad koos kovalentseid sidemeid (molekuli biosüntees). Ka keha elutähtsad elemendid (valgud, nukleiinhapped jne) täituvad hapnikuga. Ilma selleta hingamine on mõttetu, rasvade, valkude, aminohapete, süsivesikute oksüdatsioon ja muud biokeemilised protsessid on samuti võimatud ilma hapnikuta.
Päeval, kui oleme erksad, tarbime suures koguses hapnikku. See siseneb meie kehasse loomulikult, kopsude kaudu sissehingamisel. Järgmisena hakkab verre sisenev väärtuslik biokomponent hemoglobiini absorbeerima, muutes selle oksühemoglobiiniks ja seejärel jaotub see kõigis meie komponentides (kudedes ja elundites). Aga ka
see tuleb ka seotud kujul, kui me vett joome. Olles saanud hapnikku, kulutavad kuded seda ainevahetusprotsessidele erinevate elementide oksüdeerimiseks. Hapniku edasine tee on suunatud selle ainevahetusele CO2-ks (süsinikdioksiid) ja H2O-ks (vesi) ning lõpuks väljub see organismist – neerude ja kopsude kaudu.
Hapniku avastamine toimus kahel korral, 18. sajandi teisel poolel, mitmeaastase vahega. 1771. aastal sai hapnikku rootslane Karl Scheele soolapeetri ja väävelhappe kuumutamisel. Saadud gaasi nimetati "tuleõhuks". 1774. aastal viis inglise keemik Joseph Priestley läbi elavhõbeoksiidi lagundamisprotsessi täiesti suletud anumas ja avastas hapniku, kuid pidas seda õhus olevaks koostisosaks. Alles pärast seda, kui Priestley jagas oma avastust prantslase Antoine Lavoisier'ga, sai selgeks, et avastati uus element (kalorisaator). Priestley võtab selle avastuse juhtpositsiooni, sest Scheele avaldas oma traktaat avastuse kirjeldusega alles 1777. aastal.
Hapnik on II perioodi XVI rühma element perioodilisustabel keemilised elemendid D.I. Mendelejev, omab aatominumbrit 8 ja aatommass 15.9994. Sümboliga on tavaks tähistada hapnikku KOHTA(ladina keelest Oxygenium- happe tekitamine). Vene keeles nimi hapnikku sai tuletiseks happed, termin, mille võttis kasutusele M.V. Lomonossov.
Looduses olemine
Hapnik on kõige levinum element, mida leidub maakoores ja maailma ookeanis. Hapnikuühendid (peamiselt silikaadid) moodustavad massist vähemalt 47%. maakoor, hapnikku toodavad fotosünteesi käigus metsad ja kõik rohelised taimed, millest enamik on mere- ja fütoplankton mage vesi. Hapnik – kohustuslik komponent mis tahes elusrakud, leidub ka enamikus orgaanilise päritoluga ainetes.
Füüsilised ja keemilised omadused
Hapnik on kerge mittemetall, kuulub kalkogeenide rühma ja on kõrge keemilise aktiivsusega. Hapnik lihtainena on värvitu, lõhnatu ja maitsetu gaas, sellel on vedel olek - helesinine läbipaistev vedelik ja tahke olek - helesinised kristallid. Koosneb kahest hapnikuaatomist (tähistatakse valemiga O2).
Hapnik osaleb redoksreaktsioonides. Elusorganismid hingavad õhust hapnikku. Hapnikku kasutatakse laialdaselt meditsiinis. Südame-veresoonkonna haiguste puhul, parandamiseks metaboolsed protsessid, süstitakse makku hapnikuvahtu (“hapnikukokteil”). Selleks kasutatakse subkutaanset hapniku manustamist troofilised haavandid, elevantiaas, gangreen. Õhu desinfitseerimiseks ja desodoreerimiseks ning puhastamiseks joogivesi kasutatakse kunstlikku osooniga rikastamist.
Hapnik on kõigi Maal elavate organismide elutegevuse alus ja peamine biogeenne element. Seda leidub kõigi kõige olulisemate rakkude struktuuri ja funktsioonide eest vastutavate ainete (lipiidid, valgud, süsivesikud, nukleiinhapped) molekulides. Iga elusorganism sisaldab palju rohkem hapnikku kui ükski element (kuni 70%). Näiteks keskmise 70 kg kaaluva täiskasvanud inimese kehas on 43 kg hapnikku.
Hapnik siseneb elusorganismidesse (taimedesse, loomadesse ja inimestesse) hingamisteede ja vee kaudu. Pidades meeles, et inimkehas on kõige olulisem hingamiselund nahk, saab selgeks, kui palju hapnikku inimene saab, eriti suvel veehoidla kaldal. Inimese hapnikuvajaduse määramine on üsna keeruline, kuna see sõltub paljudest teguritest - vanusest, soost, kehakaalust ja pindalast, toitumissüsteemist, väliskeskkonnast jne.
Hapniku kasutamine elus
Hapnikku kasutatakse peaaegu kõikjal – alates metallurgiast kuni raketikütuse ja mägedes teetöödel kasutatavate lõhkeainete tootmiseni; meditsiinist kuni Toidutööstus.
Toiduainetööstuses on hapnik registreeritud kui toidulisandid, raketikütuse ja pakendatava gaasina.
Hapnik on keskkonnas kõige levinum keemiline element. See moodustab 89% vee massist, 23% õhu massist ja umbes 50% looduslike mineraalide massist. Loomad ja taimed saavad eluks vajaliku energia bioloogilise oksüdatsiooni teel erinevaid aineid hapniku sisenemine organismidesse hingamise ajal. Kõige tõhusam elusorganismide varustamine hapnikuga ja selle kasutamine redoksprotsessides toimub juhtudel, kui elusorganismide poolt omastatava õhu hapnikusisaldus on 20,8% (parem - veidi suurema sisaldusega: 0,5 -1 , 0 %).
Hapnik: soodustab kaalulangust. Regulaarne hapnikutarbimine koos kehalise aktiivsusega toob kaasa rasvade aktiivse lagunemise;
Hapnik: uni normaliseerub: muutub sügavamaks ja pikemaks, uinumisperiood ja füüsiline aktiivsus väheneb
Mõned faktid hapniku kohta Vähem kui 200 aastat tagasi sisaldas maa atmosfäär 40% hapnikku. Nüüd tuleb ainult 21% meile õhust. Hapnik moodustab 90% veemolekuli massist. Keha sisaldab 65-75% vett. Iga päev teeme umbes 20 000 hingetõmmet. Aju moodustab 2% kogu kehamassist ja tarbib 20% kehasse sisenevast hapnikust. Maailma ookeani vees on palju rohkem hapnikku kui atmosfääris. Maa elanikkonnal ja loomadel kulub kogu atmosfääri hapniku ammendamiseks 2000 aastat, maismaa taimedel ja vetikatel aga 600 aastat, et see hapnikumass Maad ümbritsevasse õhku taastada. Kui mõnel planeedil leidub vett ja soodsaid tingimusi koos hapnikuga temperatuuri tingimused, siis võime eeldada, et seal on elu.
Mõned faktid hapniku kohta Hapnikupuudus on tööstusheite ja saaste tagajärg. See hävitab järk-järgult kaitsva osoonikihi. Veri varustab hapnikuga kõiki kehasüsteeme, stimuleerib keemilised reaktsioonid ja puhastab keha jääkainetest ja toksiinidest. Paljude vähivormide põhjuseks on hapnikupuudus rakkudes. Vähk mõjutab kõiki inimorganeid, välja arvatud süda, selle organi hapnikuga varustatuse tõttu. Hapniku subkutaanne manustamine võib ravida paljusid tõsiseid haigusi, näiteks gangreeni. Spetsiaalsetes hapnikuga täidetud survekambrites ravitakse mõningaid südame-, aju-, neeru-, maksa-, pehme- ja luukudede haigusi ning tehakse keerulisi kirurgilisi operatsioone.