Дыхание
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:
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.
122.
www.medpulse.ru: Детей в лагерях Челябинска кормили отравой
18.07.2008
... микроорганизмов, бактерию группы "кишечная палочка". В мясе говядины обнаружено повышенное содержание токсичного элемента кадмия, который негативно влияет на органы дыхания, рост человека, мозговуюдеятельность, иммунную систему."Указанная продукция запрещена для употребления детьми в качестве пищевого продукта", - говорится ...
123.
www.yoki.ru: Женщина выжила после удара молнией и успела снять уникальное видео
17.07.2008
... прошла через руки и спину, передает The Telegraph. Пострадавшая лишь успела выкрикнуть два слова, а затем потеряла сознание. Когда она пришла в себя, некоторое время ее дыхание "напоминало икоту: судорожное и быстрое", а ее левая рука была похожа на "бесчувственную рыбу, вытащенную из воды". Женщина была госпитализирована, однако, ...
124.
www.yoki.ru: Российские правозащитники готовятся к войне с Грузией
16.07.2008
... тем, врачи во всём мире давно уже предупреждают об опасностях солнечного ожога, советуя предохраняться от возможного теплового удара. Его симптомы также известны: это температура, учащённое дыхание, больной часто впадает в забытье и начинает бредить. В этом случае тело человека, а в описываемом случае - мозг, нуждается в охлаждении. Главное, конечно, избежать полной отморозки ...
125.
www.medpulse.ru: Почему опытные пловцы тонут не реже «чайников»
11.07.2008
... волосы или подхватывать под мышки, повернуть на спину и транспортировать к берегу, удерживая голову на поверхности. Доплыв до берега, необходимо сразу же проверить у пострадавшего наличие пульса и дыхания. Если пострадавший при извлечении из воды находится в сознании, а пульс и дыхание сохранены, достаточно уложить его на ровную сухую поверхность (голова должна быть опущена). ...
126.
www.medpulse.ru: Чем болеют офисные работники?
04.07.2008
... ребенка может стоить вам тревожного и неглубокого сна. Да и вообще, удушье во время сна – очень распространенная проблема. Если ночью вас раздражают посторонние звуки, вы несознательно задерживаете дыхание. Такое может повторяться сотни раз за ночь и мешать здоровому сну. Обратитесь к своему лечащему врачу, который залезет в ваши уши/горло/нос и, при необходимости, перенаправит к кому ...
127.
www.yoki.ru: Федерер боится Сафиныа
03.07.2008
... увидел Сафина в моей сетке. И я никогда не рад видеть его. Он, возможно, знает это", - признался Федерер. "Я был разочарован его игрой в последнее время, но я надеюсь, он обрел второе дыхание. Я с нетерпением жду встречи с ним", - сказал Федерер. Об этом передет РИА ...
128.
www.medpulse.ru: Как преодолеть стресс «часа пик»
25.06.2008
... осанку2. Расслабте плечи и локти, они должны быть опущены, даже если вы находитесь за рулем автомобиля3. Сосредоточьтесь на установке правильного дыхания (в районе пупка)4. Делайте движения плечами как вперед, так и назад. Очень хорошо, если вы сделаете несколько круговых движений. Не бойтесь пристального внимания ...
129.
www.medpulse.ru: Микрочипы могут нанести вред здоровью
25.06.2008
... проходящих лечения в госпиталях. Несмотря на то, что эти устройства выполняют функцию контроля над медицинским оборудованием, они также могут вызвать сбой машин для поддержания искусственного дыхания и других систем жизнеобеспечения. Дело в том, что беспроводные системы часто создают помехи другому оборудованию. Вероятность такого сбоя, согласно данным проведённой ...
130.
www.medpulse.ru: Из-за ночной отдышки можно потерять память
19.06.2008
... Калифорнии выяснили, что у людей с отдышкой сна происходит потеря тканей в области мозга, что приводит нарушению жизненно важных функций. В первую очередь это касается памяти, так как нарушение дыхания во время сна уничтожает именно ткани, отвечающие за хранение информации. Кроме того, при отдышке происходит остановка дыхания. Как правило, это приводит к тому, что человек ...
131.
www.medpulse.ru: Самомассаж избавит от головной боли
19.06.2008
... по всей поверхности, постепенно переходя на затылок, где движения и заканчиваются.Повторять этот прием нужно 4-8 раз подряд. При этом дышать можно произвольно, но лучше, если дыхание будет неглубоким, как бы затухающим.После этого переходите к массажу носа. Кончиками пальцев растирайте его, двигаясь по направлению от бровей к уголкам рта, осуществляя ...
132.
www.yoki.ru: Умер великий советский писатель Чингиз Айтматов
11.06.2008
... мая писатель был доставлен в клинику Нюрнберга из Казани с тяжелой формой воспаления легких и почечной недостаточностью. В течение более двух недель Айтматов был подключен к аппарату искусственного дыхания. Текущий год в Киргизии был объявлен годом Чингиза Айтматова, передает «Новый ...
133.
www.yoki.ru: Ушел из жизни автор знаменитого "Буранного полустанка"
10.06.2008
... в Нюрнберг из Казани с диагнозом тяжелой формы воспаления легких и почечной недостаточностью. В течение более двух недель киргизский писатель был подключен к аппарату искусственного дыхания. Чингиз Айтматов – автор всем известных повестей и романов «Первый учитель» (1962), «Прощай, Гюльсары!» (1966), «Белый пароход» (1970), «Восхождение на Фудзияму» (пьеса, в ...
134.
www.medpulse.ru: Гимнастика для обретения легкости и раскованности
22.05.2008
... наружу.Сразу делаем и третий вдох – руки поднимаются над головой, а мы на цыпочках тянемся за ладонями. Воздух проник во все клеточки тела. НА полном вдохе задерживаем дыхание и только после этого размыкаем пальцы и со спокойным выдохом опускаем руки вниз и в стороны. Сделать три повтора.Мини-комплекс. Выполняется как непрерывный ...
135.
www.yoki.ru: Житель Туниса с удовольствием пролежал в больнице 44 года
14.04.2008
... Шарль Николь добровольно провел в ней более чем 44 года. Как сообщает РИА Новости, 64-летний Тахер первый раз попал в больницу в 20 лет из-за кожной болезни и трудностей с дыханием. Ему настолько понравилось находиться там, что он снова и снова ложился на лечение, а потом и вовсе остался в лечебном учреждении. Врачи стали для пациента семьей, он полюбил ...
