Кислород
Кислород относится к элементам-органогенам. Его содержание составляет до 65% массы тела человека, то есть более 40 кг у взрослого. Кислород наиболее распространенный окислитель на Земле, в окружающей среде он представлен в двух формах – в виде соединений (земная кора и вода: оксиды, пероксиды, гидроксиды и т.д.) и в свободном виде (атмосфера).
Биологическая роль кислорода
Основной (фактически единственной) функцией кислорода является его участие как окислителя в окислительно-восстановительных реакциях в организме. Благодаря наличию кислорода, организмы всех животных способны утилизировать (фактически «сжигать») различные вещества (углеводы, жиры, белки) с извлечением определенной энергии «сгорания» для собственных нужд. В покое организм взрослого человека потребляет 1,8-2,4 г кислорода в минуту.
Источники кислорода
Основным источником кислорода для человека является атмосфера Земли, откуда за счет дыхания организм человека способен извлекать необходимое для жизни количество кислорода.
Дефицит кислорода
При дефиците в организме человека развивается так называемая гипоксия.
Причины дефицита кислорода
- отсутствие или резко сниженное содержание кислорода в атмосфере;
- сниженное парциальное давление кислорода во вдыхаемом воздухе (при подъеме на большие высоты – в горах, летательных аппаратах);
- прекращение или снижение поступления кислорода в легкие при асфиксии;
- нарушения транспорта кислорода (нарушения деятельности сердечно-сосудистой системы значительное снижение гемоглобина в крови при анемии, неспособность гемоглобина выполнять свои функции — связывать, транспортировать или отдавать тканям кислород, например, при отравлении угарным газом);
- неспособность тканей утилизировать кислород вследствие нарушения окислительно-восстановительных процессов в тканях (например, при отравлении цианидами)
Последствия дефицита кислорода
При острой гипоксии:
- потеря сознания;
- расстройство, необратимые нарушения и быстрая гибель центральной нервной системы (буквально за минуты)
При хронической гипоксии:
- быстрая физическая и умственная утомляемость;
- нарушения центральной нервной системы;
- тахикардия и одышка в покое или при незначительной физической нагрузке
Избыток кислорода
Наблюдается крайне редко, как правило, в искусственных условиях (например, гипербарические камеры, неправильно подобранные смеси для дыхания при погружении по воду и т.д.). В этом случае длительное вдыхание чрезмерно обогащенного кислородом воздуха сопровождается кислородным отравлением – в результате чрезмерного его количества в органах и тканях образуется большое количество свободных радикалов, инициируется процесс самопроизвольного окисления органических веществ, в том числе перекисное окисление липидов.
Источник
Кислород (O, Oxygenium)
История кислорода
Открытие кислорода произошло дважды, во второй половине XVIII столетия с разницей в несколько лет. В 1771 году кислород получил швед Карл Шееле, нагревая селитру и серную кислоту. Полученный газ был назван «огненным воздухом». В 1774 английский химик Джозеф Пристли проводил процесс разложения оксида ртути в полностью закрытом сосуде и открыл кислород, но принял его за ингредиент воздуха. Только после того, как Пристли поделился своей находкой с французом Антуаном Лавуазье, стало понятно, что открыт новый элемент (calorizator). Пальма первенства данного открытия принадлежит Пристли потому, что Шееле опубликовал свой научный труд с описанием открытия лишь в 1777 году.
Общая характеристика кислорода
Кислород является элементом XVI группы II периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, имеет атомный номер 8 и атомную массу 15,9994. Принято обозначать кислород символом О (от латинского Oxygenium – порождающий кислоту). В русском языке название кислород стало производным от кислоты, термина, который был введён М.В. Ломоносовым.
Нахождение в природе
Кислород является самым распространённым элементом по нахождению в земной коре и Мировом океане. Соединения кислорода (в основном – силикаты) составляют не менее 47% массы земной коры, кислород вырабатывается в процессе фотосинтеза лесами и всеми зелёными растениями, большая часть приходится на фитопланктон морских и пресных вод. Кислород – обязательная составная часть любых живых клеток, также находится в большинстве веществ органического происхождения.
Физические и химические свойства
Кислород – лёгкий неметалл, состоит в группе халькогенов, имеет высокую химическую активность. Кислород, как простое вещество, представляет собой газ без цвета, запаха и вкуса, имеет жидкое состояние – светло-голубая прозрачная жидкость и твёрдое – светло-синие кристаллы. Состоит из двух атомов кислорода (обозначается формулой О₂).
Полезные свойства кислорода и его влияние на организм
Кислород участвует в окислительно-восстановительных реакциях. Живые существа дышат кислородом воздуха. Широко используется кислород в медицине. При сердечнососудистых заболеваниях, для улучшения обменных процессов, в желудок вводят кислородную пену («кислородный коктейль»). Подкожное введение кислорода используют при трофических язвах, слоновости, гангрене. Для обеззараживания и дезодорации воздуха и очистки питьевой воды применяют искусственное обогащение озоном.
Биологическая роль кислорода
Кислород – основа основ жизнедеятельности всех живых организмов на Земле, является основным биогенным элементом. Находится в составе молекул всех важнейших веществ, которые отвечают за структуру и функции клеток (липиды, белки, углеводы, нуклеиновые кислоты). Каждый живой организм содержит гораздо больше кислорода, чем какого-либо элемента (до 70%). Для примера, организм взрослого среднестатического человека массой 70 кг содержит 43 кг кислорода.
Кислород поступает в живые организмы (растения, животные и человек) благодаря органам дыхания и поступлению воды. Помня о том, что в организме человека самый главный орган дыхания – это кожа, становится понятно, сколько кислорода может получать человек, особенно летом на берегу водоёма. Определить потребность человека в кислороде достаточно сложно, ведь она зависит от многих факторов – возраст, пол, масса и поверхность тела, система питания, внешняя среда и т.д.
Применение кислорода в жизни
Кислород применяется практически повсеместно – от металлургии до производства ракетного топлива и взрывчатых веществ, применяемых для дорожных работах в горах; от медицины до пищевой промышленности.
В пищевой промышленности кислород зарегистрирован в качестве пищевой добавки E941, как пропеллент и упаковочный газ.
Источник
Значение кислорода для здоровья
Для обеспечения жизнедеятельности любого живого организма необходимо постоянно поддерживать определенный уровень обмена веществ как между органами и тканями внутри организма, так и с внешней средой. Из внешней среды организм получает питательные вещества, которые он частично превращает в собственные ткани, во внешнюю среду отдает продукты своей жизнедеятельности ненужные или даже вредные для организма. Таким образом, наличие обмена веществ определяет сам факт жизни организма.
Для обеспечения обмена веществ необходима энергия. В организме высших животных энергия образуется в результате сложных биохимических реакций, основу которых составляют процессы окисления.
Основным субстратом, подвергающимся окислению, являются углеводы. Доля углеводов как субстрата для выработки энергии среди других веществ, составляет более 80%. В процессе окисления принимают участие также жирные кислоты и амиокислоты.
Единственным окислителем является кислород (аэробный гликолиз). При недостатке кислорода начинает функционировать более древний механизм выработки энергии — анаэробный гликолиз, эффективность которого в 18 раз меньше.
В процессе сложных биохимических преобразований вещества, участвующие в обменных процессах, расщепляются в основном до воды, двуокиси углерода (углекислый газ) и мочевины, которые и удаляются из организма соответствующими органами. В здоровом организме этот окислительный процесс сопровождается выделением энергии, составляющей приблизительно 3000-3500 Ккал.
Поскольку выработка энергии является одним из наиболее важных критериев жизнедеятельности организма, то постоянный контроль (мониторинг) этого параметра может быть существенным фактором получения информации. Особенно актуальной регистрация энергетики является у больных в критических состояниях при проведении реанимации и интенсивной терапии.
Основной проблемой для поддержания обмена веществ является проблема кислорода, т.к. его запасы столь незначительны, что позволяют осуществлять жизнедеятельность организма всего лишь несколько минут.
Содержание кислорода в крови при дыхании атмосферным воздухом составляет 850 мл., при дыхании 100% кислородом — 950 мл. Запасы кислорода в легких содержатся в их функциональной остаточной емкости (ФОЕ) и при дыхании воздухом составляют 450 мл, а при дыхании 100% кислородом — 3000 мл. В незначительных количествах (250-300 мл) кислород содержится в тканях в растворенном или связанном состоянии. Таким образом, общие запасы кислорода в организме составляют около 1,5 литров при дыхании воздухом и несколько больше четырех литров при дыхании 100% кислородом.
Если учесть, что в покое человек потребляет около 250 мл кислорода в 1 минуту, а при физической нагрузке и различных патологических состояниях потребление 02 увеличивается в несколько раз, то становится очевидным, что запасов кислорода может хватить не более, чем на 5-6 минут.
Именно поэтому в процессе эволюции высших организмов появились системы органов, призванных обеспечить в организме непрерывное поступление кислорода.
Это прежде всего система крови, в которой кислород аккумулируется в виде раствора в плазме и химической связи с гемоглобином.
Это система органов дыхания (ротовая полость, глотка, гортань, трахея, бронхи и легкие), в которой осуществляется переход кислорода из внешней среды в кровь и углекислого газа из крови во внешнюю среду (газообмен).
Это система органов кровообращения, которая обеспечивает транспорт кислорода к органам и тканям и выведение углекислого газа.
Источник
Роль кислорода для организма человека
В начале этой статьи речь идет о том, что столь страшное для многих людей слово «химия» в применении к пищевым продуктам, присутствует везде. Кальций, кислород, магний, железо и другие, жизненно важные для организма человека, вещества – это все есть химия. Важно только знать, чего и сколько человеку требуется для поддержания молодости и здоровья. В продолжении этой статьи – описание свойств и важности для организма человека тех или иных химических веществ.
Роль кислорода для организма человека
Кислород – это восьмой элемент таблицы химических элементов Менделеева. На нашей планете есть низшие формы существания, которые не приемлют кислорода и обходятся вовсе без воздуха. Но для человека кислород жизненно необходим. Без него не будет работать весь организм, а легкие потеряют свою актуальность.
В свободном состоянии кислород представляет собой газообразное вещество. Но при низких температурах может превращаться в жидкость или даже кристаллизуется.
Молекула кислорода состоит всего из 2-х атомов кислорода – О2. А вот молекула озона, который по сути является формой кислорода и абсолютно незаменима для существования жизни на планете Земля имеет 3 атома кислорода – О3. Разрушение озонового слоя в атмосфере Земли приводит к повышению радиации, к разрушению природы, к появлению все новых и новых форм заболеваний.
Где на Земле есть кислород?
Кроме атмосферы кислород еще присутствует в земной коре. При этом интересно то, что, по сравнению со всеми остальными элементами, кислорода приходится аж до 47%. Содержится он в земной коре в форме различных соединений. В мировом океане, включая и пресные воды, содержание кислорода во всевозможных соединениях составляет почти 86%. А вот в атмосфере его всего 23%.
Кроме атмосферы, земли и воды кислород входит в состав клеток абсолютно всех живых организмов и во множество органических веществ.
Это интересно! В холодной воде мирового океана кислорода больше, чем в теплой.
В каких процессах организма принимает участие кислород
Кислород – это сильнейший окислитель. Поэтому он принимает участие во всех окислительных реакциях организма человека.
Кроме того, что человек дышит и с воздухом получает кислород, это вещество также применяют дополнительно в медицине и в пищевой промышленности.
В медицине кислород применяют в кислородных баллонах и ингаляторах для лечения различных заболеваний дыхательной системы, в общей анестезии при хирургических операциях.
В пищевой промышленности кислород применяют в качестве газа-наполнителя и пропеллента (газообразующего вещества для смесей продуктов). Кислород зарегистрирован в качестве пищевой добавки Е-948.
Кислород позволяет дышать и поддерживать существование. В этом заключается его главная биологическая роль. Он принимает участие в процессах обмена веществ, в разложении и усвояемости различных питательных веществ.
В следующих статьях будет раскрыта суть и полезные свойства необходимых для организма человека веществ. О свойствах цинка, селена, магния, железа, йода, фосфора и меди читайте в разделе статей Микроэлементы.
Источник
Чем мы дышим — значение кислорода и углекислого газа
Значение кислорода и углекислого газа
по теории К.Бутейко
Теория базируется на современных представлениях о грандиозной биологической роли CO2 для здоровья и жизни человека и всего живого на Земле и на физиологических законах действия CO2 на организм и на все системы человека, животных и растений. Углекислый газ является основным продуктом питания всей живой материи Земли (растения поглощают углекислоту из воздуха). Растениями питаются животные, а человек — теми и другими. Огромные запасы CO2 в воздухе древних эпох с десятков процентов уменьшились до ничтожно малой величины — трех сотых процента в наше время. Поглощение растительностью этого остатка источника питания приведёт к неминуемой гибели всего живого на Земле.
Обмен веществ в клетках человека и животных создавался в древние геологические эпохи, когда углекислота в воздухе и воде составляла десятки процентов. Поэтому концентрация CO2 в клетках является абсолютно необходимым условием нормального протекания всех биохимических процессов. В процессе эволюции в организме человека и высших Животных создалась своя автономная воздушная среда, представленная альвеолярным пространством легких, где содержится около шести с половиной процентов CO2, а кислорода на семь процентов меньше, чем в окружающем воздухе (т.е. около 13%).Очевидно, это минимальная концентрация CO2, обеспечивающая нормальный обмен веществ в клетках. Например, снижение CO2 в легких при углубленном дыхании человека сдвигает рН в щелочную сторону, что изменяет активность ферментов и витаминов — регуляторов обмена веществ, что нарушает нормальное протекание обменных процессов и ведет к гибели клеток. Если CO2 снизится до трех процентов, а рН сдвинется до восьми, организм погибнет.
Пагубное влияние глубокого дыхания на организм через создаваемый им дефицит CO2 доказан многочисленными экспериментами, начиная с работ известного физиолога Д. Гендерсона, проведенных в девятьсот девятом году. Гендерсон подключал животным аппарат, углубляющий дыхание, и они погибали. Для сохранения постоянства CO2 в легких в процессе эволюции возникли следующие механизмы защиты: а) спазмы бронхов и сосудов; б) увеличение продукции холестерина в печени как биологического изолятора, уплотняющего клеточные мембраны в легких и сосудах; в) снижение артериального давления (гипотония), уменьшающее выведение CO2 из организма. Но спазмы бронхов и сосудов уменьшают приток кислорода к клеткам мозга, сердца, почек и других органов. Уменьшение CO2 в крови повышает связь кислорода и гемоглобина и затрудняет поступление кислорода в клетки (эффект Вериго-Бора). Уменьшение кислородного притока в ткани вызывает кислородное голодание тканей — гипоксию. Кислородное голодание тканей, достигнув угрожающей организму степени, вызывает у некоторых индивидуумов повышение артериального давления (гипертонию). Гипертония увеличивает кровоток через суженные сосуды и улучшает кислородное снабжение клеток жизненно важных органов. Кислородное голодание тканей уменьшает содержание кислорода в венозной крови, что ведёт к расширению венозных сосудов и проявляется в расширении вен на ногах с образованием варикоза, расширении геморроидальных вен с развитием геморроя. Уменьшение CO2 в крови увеличивает свёртывающую функцию крови и в сочетании с замедлением тока крови в венах способствует развитию тромбофлебита. Кислородное голодание жизненно важных органов, достигнув предельной степени, возбуждает дыхательный центр и создает в нем доминантное возбуждение. Это ещё больше усиливает дыхание. Создается ощущение одышки, или недостатка воздуха, что ещё более углубляет дыхание и замыкает порочный круг. Уменьшение CO2 в нервных клетках уменьшает порог их возбудимости. Это возбуждает все отделы нервной системы, усиливает генерализацию возбуждений и приводит к раздражительности, бессоннице, постоянному предельному напряжению нервной системы, необоснованной мнительности, страху, вплоть до обморока и эпилептического припадка. Одновременно усиливается возбуждение дыхательного центра. Так замыкается второй порочный круг циркуляции возбуждения в нервной системе, оказывающейся чрезвычайно чувствительной к внешним нервным воздействиям и стрессу при нарушении обмена веществ и при кислородном голодании нервных клеток. Вот почему дефицит CO2 в организме, вызванный, в частности, глубоким дыханием, поражает в первую очередь нервную систему.
Даже если глубину дыхания уменьшить ниже нормы и увеличить содержание CO2 в организме выше нормы на полпроцента — один процент, то отрицательных симптомов не будет. Напротив, в этом случае даже у бывших тяжело больных бронхиальной астмой, стенокардией, гипертонией, — появляются симптомы сверхвыносливости. В клиниках наблюдается это уже второе десятилетие. Оказалось, что крайнее уменьшение глубины дыхания не приводит к каким-либо болезненным явлениям. Так фактически удалось открыть основной закон смерти: чем глубже дыхание, тем сильнее болезнь и ближе смерть — и наоборот, чем меньше глубина дыхания, тем здоровее, выносливее и долговечнее организм. Академик Гулый доказал, что если повысить содержание углекислоты в организме животных, то при одном и том же питании почти удваивается удой молока у коров, привес у цыплят, поросят. Другими словами, углекислый газ является питанием для синтеза белков, жиров и углеводов. Это означает, что без затраты дополнительных средств можно повысить производство мяса, молока, яиц и других продуктов питания.
Оказалось, что основные положения традиционной медицины: глубже дышать, больше отдыхать, лежать и спать, калорийней питаться — усиливают дыхание. К углублению дыхания ведут и курение, употребление алкоголя. Отсюда обратное понимание: надо меньше дышать (главное — медленно выдыхать воздух), меньше отдыхать, меньше спать, меньше развлекаться и больше работать физически, работать до пота, так как с потом удаляются многие яды из организма. Таким образом, доказывается полезность принципов аскетизма. Наша цивилизация принимает глобальный, общечеловеческий характер, и поэтому надвигается такой момент, когда мир может погибнуть — от немедленного применения ядерного оружия или от постепенного отравления среды обитания человека. Следует также отметить, что и болезни глубокого дыхания и стрессы нервной системы человека снижают разум человека — в первую очередь поражают нервную систему и кору головного мозга. Поэтому, чем более развивается этот процесс, тем меньше человек понимает, что он самоуничтожается.
Фактически, это — теория жизни в эволюционном аспекте. По работам академика Опарина и Виноградова известно, что жизнь ни земле возникла, когда атмосфера нашей планеты состояла из углекислого газа, а кислород практически отсутствовал. Из такой атмосферы возникло живое вещество и сам человек. И только позже, когда растения поглотили углекислоту и выделили кислород, атмосфера существенно изменилась. Углекислый газ из атмосферы исчез, его заменял кислород. Для наших клеток необходимо примерно семь процентов углекислоты и два-три процента — кислорода. Воздух, окружающий нас, содержит примерно три сотых процента углекислоты, в двести раз меньше необходимого, и двадцать процентов кислорода, что в десять раз превышает норму. Значит, окружающий воздух стал ядовитым для нас. Эволюция, можно сказать, спасла живое существо, в частности — человека, создав в его легких свою атмосферу. Поэтому мы живем. А все животные, которые дышали кожей, потеряли углекислоту и погибли. Такова эволюция животного мира. Причем в утробе матери каждый из нас повторяет ту же эволюцию. Содержание углекислоты у плода человека и — других животных во время нахождения в утробе матери в два раза больше, а кислорода — в пять раз меньше, чем у новорожденного и взрослого человека. Вот почему в утробе матери, плод не болеет. Появившись на свет, несколько раз глубоко вздохнув и изменив свою среду, новорожденные начинают болеть. Таким образом, развитие каждого из нас повторяет развитие всего живого на Земле. Собственно, обоснование теории жизни можно начать с теории сотворения мира. Теория жизни в кратком изложении такова: углекислый газ — основа питания всего живого на Земле; если он исчезнет из воздуха, всё живое погибнет. Он является главным регулятором всех функций в организме, главной средой организма. Он регулирует активность всех витаминов и ферментов. Если его не хватает, в частности при — глубоком дыхании, то все витамины и ферменты работают плохо, неполноценно, ненормально. В результате нарушается обмен веществ, а это ведёт к аллергии, раку, отложению солей и т.д.
Источник