ДЫХАНИЕ, совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм атмосферного или растворенного в воде О2, использование его в окислит.-восстановит. р-циях, а также удаление из организма СО2 и нек-рых др. соед. - конечных продуктов обмена в-в. Играет фундам. роль в энергообеспечении и метаболизме у большинства организмов. При Д. кислород участвует гл. обр. в окислении орг. соед. с образованием Н2О или Н2О2 (в нек-рых случаях - О2-) или включается в молекулу окисляемого в-ва. Нек-рые организмы (гл. обр. мн. бактерии) могут использовать в качестве акцептора электронов не только О2, но и др. соед. с высоким сродством к электрону, напр., нитраты и сульфаты. В этих случаях иногда говорят о "нитратном" и "сульфатном" Д. в отличие от аэробного (кислородного) Д.
У высших организмов Д. -
сложный комплекс физиол. и биохим. процессов, в к-ром можно выделить ряд осн. стадий: 1) внеш. Д. поступление О2 из среды в организм, осуществляемое с помощью спец. органов Д. (легких, жабр, трахей и т.д.) или через пов-сть тела (напр., у кишечно-полостных); 2) транспорт О2 от органов Д. ко всем др. органам, тканям и клеткам у большинства животных эта ф-ция обеспечивается кровеносной системой при участии спец. белков - переносчиков кислорода (гемоглобин, миоглобин, гемоцианин и др.); 3) тканевое, или клеточное, Д. - собственно биохим. процесс восстановления О2 в клетках при участии большого числа разных ферментов. Д. многих, в первую очередь одноклеточных, организмов сводится к клеточному Д., а стадии 1 и 2 обеспечиваются диффузией О2.
В клеточном Д. осн. часть потребления О2 аэробными организмами (их на Земле абс. большинство) связана с обеспечением клетки энергией в процессе окислительного фосфорилирования, к-рый у животных и растений осуществляется
в спец. субклеточных структурах - митохондриях. В окружающей митохондрию бислойной фосфолипидной мембране находится система окислит.-восстановит. ферментов, наз. дыхательной или электронотранспортной цепью (см. рис.). Эта цепь катализирует перенос электронов (протонов) от ряда продуктов обмена в-в (т. наз. субстраты окисления) к О2. Окислит.-восстановит. потенциал субстратов окисления колеблется, как правило, от - 0,4 до 0 В. Наиб. важные субстраты окисления - в-ва, образующиеся при функционировании цикла трикарбоновых к-т (напр., янтарная к-та, восстановленный кофермент никотинамидадениндинуклеотидфосфат, жирные к-ты, нек-рые аминокислоты и продукты метаболизма углеводов). Б. ч. своб. энергии переноса электронов в дыхат. цепи трансформируется первоначально в энергию разности электрохим. потенциалов ионов Н+ (D m Н) на мембране митохондрий, к-рая далее используется для термодинамически невыгодного синтеза АТФ из аденозиндифосфата и неорг. фосфата при окислит. фосфорилировании.
Дыхат. цепь митохондрий. Схематически изображен фрагмент митохондриальной мембраны в разрезе. Заштрихован фосфолипидный бислой. Стрелками обозначен путь электронов от субстратов окисления к О2. Цитохромы b, с и с1 белки-переносчики электронов; в качестве простетич. группы содержат гем.
Др. важная ф-ция клеточного Д. - окислит. биосинтез большого числа нужных организму в-в. Так, напр., образование ненасыщ. жирных к-т из насыщенных, ключевые этапы синтеза простагландинов, стероидных и нек-рых пептидных гормонов, достройка поперечных сшивок между цепями коллагена в соединит. ткани идут в организме с потреблением О2.
Высокая окислит. способность О2 используется в клеточном Д. также для разрушения и детоксикации чужеродных вредных в-в и для деградации мн. подлежащих удалению продуктов собств. метаболизма (напр., окислит. распад аминокислот, пуриновых оснований). Особую роль в детоксикации гидрофобных орг. соед. играет электронотранспортная цепь микросом, представляющих собой фракцию мембранных пузырьков, к-рую получают при дифференц. центрифугировании клеточных гомогенатов; содержит фрагменты мембран эндоплазматич. сети, комплекса Гольджи и др. Ключевой компонент микросомальной системы детоксикации цитохром Р-450 (подобно
монооксигеназам он катализирует р-цию 
, напр., гидроксилирование стероидов; второй атом О в молекуле О2 восстанавливается при этом до Н2О). Эта электронотранспортная цепь особенно активна в печени животных.
В биохимии клеточного Д. различают неск. осн. р-ций с участием О2:
1) катализируемое оксидазами ("аэробными гидрогеназами") четырехэлектронное восстановление О2 до Н2О или двухэлектронное до Н2О2:
2RH2 + O2 : 2R + 2Н2O; RH2 + O2 : R + H2O2
2) Включение обоих атомов О2 в молекулу окисляемого в-ва, катализируемое диоксигеназами (оксигеназами):
RH2 + O2 : R(OH)2
3) Включение одного из атомов О2 в молекулу окисляемого в-ва, др. атом О восстанавливается с образованием Н2О в результате окисления второго субстрата:
RH + R' Н2 + О2 : ROH + R' + Н2О
Ферменты, катализирующие эту р-цию, - монооксигеназы.
В состав активных центров ферментов, взаимодействующих с О2, обычно входят ионы переходных металлов (медь, гемовое или негемовое железо) или флавины (коферментные формы витамина рибофлавина).
Интенсивность Д. организмов, тканей, клеток принято выражать в кол-ве О2, потребляемого за единицу времени на единицу массы (напр., в мг О2.мин-1 г-1). Важный показатель интенсивности Д. высших позвоночных - кол-во воздуха, вентилируемого легкими в 1 мин (наз. минутным объемом дыхания, или МОД). Эти величины служат важнейшим показателем уровня энергетич. обмена организма. У человека МОД в состоянии покоя составляет 5-8 л/мин, во время физич. работы - до 100 и более л/мин.
Соед., подавляющие Д. (дыхат. яды), выключают энергообеспечение организма и потому являются быстродействующими ядами. Классич. дыхат. яды (цианиды, изоцианиды, сульфиды, азиды, СО и NO) угнетают концевой фермент дыхат. цепи митохондрий (цитохром-с-оксидазу). Эти же соед. угнетают транспорт О2 по организму, связываясь с гемоглобином. Др. важный класс дыхат. ядов - гидрофобные орг. в-ва, часто хиноидной природы, выступающие как антагонисты убихинона (замещенного 1,4-бензохинона), играющего ключевую роль во мн. стадиях переноса электронов по дыхат. цепи. Сильнейшие яды этого класса - токсич. антибиотики (ротенон, пирицидин, антимицин, миксотиазол), 2-гептил-4-гидроксихинолин-N-оксид; их используют в исследованиях тканевого Д. Способность к умеренному подавлению убихинон-зависимых р-ций в дыхат. цепи свойственна мн. лек. ср-вам (напр., барбитуратам), фунгицидам и пестицидам.
Лит. Рэкер Э., Биоэнергетические механизмы: новые взгляды, пер. с англ., М.. 1979; Мецлер Д., Биохимия, пер. с англ.. т 2. М.. 1980. с. 361 445: Константинов А. С., Общая гидробиология, 4 изд., М., 1986. гл. 6; Скулачев В. П., Энергетика биологических мембран. М.. 1988; Molecular mechanisms of oxygen activation, N.Y., 1974; Wikstrdm M., Saraste M., The mitochondrial respiratory chain, в сб. Bioenergetics. Amst, 1984. p. 49-94.
А. А. Константинов.
46.
www.medpulse.ru:
Чтобы улыбаться, понадобилось 11 операций
04.01.2011
... ребенка с "волчьим небом" обычно смещены, что делает их более уязвимыми к повреждениям. Если расщелина глубокая и затрагивает нос, закономерно возникают проблемы с
дыханием. В таких случаях не обойтись без реконструктивной хирургии. ...
47.
www.pravda.ru:
Танец шаманов – душа Камчатки
02.01.2011
... танцевать. А вокруг несколько человек бьют в бубны, бьют, бьют, темп меняют. Их тоже сменяют постоянно — тяжело выдержать. Костер огромный все время горит. Этот шум сливается в одно такое "
дыхание". Как будто вся природа танцует. Темно, ночь, звезды. Природа вокруг. Очень красиво вообще! Алхалалалай — это праздник очищения от грехов. Обычно он справлялся в ноябре месяце и продолжался ...
48.
www.pravda.ru:
ABBA споет для принца Уильяма?
30.12.2010
... всего мира затаили
дыхание: неужели?! неужели легендарная ABBA снова соберется на одной сцене?! Пока меломаны спорят, букмекеры принимают ставки. Причиной объединения легендарного коллектива может послужить ...
50.
www.pravda.ru:
Радость "отключает" сердце 2-летней британки
24.12.2010
... расстройства является гиперактивность блуждающего нерва, который обеспечивает связь мозга с сердцем и легкими. В результате сердечного сбоя мозг недополучает кровь, из-за чего происходит остановка
дыхания, и девочка теряет сознание.Врачи успокаивают, что сердце всегда начинает биться снова, и причин для тревоги нет. Справиться с недугом, к сожалению, они пока не в состоянии. Первый ...
51.
www.pravda.ru:
Британские меломаны предпочитают винил
24.12.2010
... нельзя назвать виниловые пластинки явлением массовым, но все-таки пока за их будущее можно не опасаться. И, возможно, последующие поколения тоже будут замирать около проигрывателя и слушать, затаив
дыхание, как тихонько шуршит большая черная пластинка и начинает звучать живая и теплая мелодия. ...
52.
www.pravda.ru:
Переедание гамбургеров грозит астмой
23.12.2010
... и факты отмечают, что если у человека постоянно заложен нос, и к тому же присутствуют такие симптомы, как одышка при различных физнагрузках и неполноценный сон из-за проблем с
дыханием, то это может говорить о начале развития ...
53.
www.pravda.ru:
Надежде Косинцевой подарили ее портрет
24.11.2010
... создать образ старшей сестры Надежды в романтично-сказочных тонах. Быть может, такой приятный подарок поднимет Надежде Косинцевой настроение и все оставшиеся партии она проведет на одном ...
54.
www.pravda.ru:
Кашина переведут в травматологию
17.11.2010
... понедельник доктора рассказали, что Кашин отключен от аппарата искусственного
дыхания и уже начал говорить. Ему предстоит еще одна, четвертая по счету операция на ногах. Кашин общается с врачами с помощью записок. Он даже смог описать одного из мужчин, напавших на него, и тот похож ...
57.
www.pravda.ru:
Храпящие люди "теряют" мозги
22.10.2010
... alt="Храпящие люди теряют мозги" />Храп приводит к снижению количества серого вещества головного мозга. К такому выводу пришли австралийские ученые из Мельбурнского института
дыхания и сна. ...
59.
www.medpulse.ru:
Дышите полной грудью – кислорода хватит
17.09.2010
...
дыхания нет жизни: кислород насыщает организм энергией и очищает его от шлаков, играет важнейшую роль в правильном усвоении питательных веществ. При дефиците кислорода у человека в скором времени начинаются ...
