Domů     Příroda
Proč téměř veškerý život na Zemi dýchá kyslík?

Dusík tvoří přibližně 78 % zemské atmosféry, přesto většina forem života na naší planetě potřebuje k přežití přijímat ze vzduchu kyslík, zatímco takto přijatý dusík prochází našim tělem nevyužit.

Ačkoliv je kyslík vnímán jako symbol života, dýchání čistého kyslíku po delší dobu by nás mohlo zabít! Vzduch na naší planetě tak přestavuje ten nejlépe namíchaný koktejl pro naše dýchání..

Většina heterofágů, tedy organismů, které získávají živiny a energii konzumací jiné organické hmoty, využívá z bohatého koktejlu plynů, jež nabízí zemská atmosféra, ke svému dýchání kyslík. Proč právě tento plyn, když je v ní mnohem více dusíku?

Problémem dusíku je, že je to inertní neboli netečný plyn. Nereaguje se svým okolím a za normálních podmínek se neúčastní chemických reakcí. Mezi dvěma atomy dusíku v molekule N2 existuje trojná vazba, která je velmi silná, a těla většiny živých tvorů, včetně člověka, zkrátka nedisponují dostatečně silnými enzymy k jejímu rozbití.

Proč nedýcháme dusík

Oproti tomu kyslík je velmi reaktivní a navíc elektronegativní, což znamená, že k sobě snadno přitahuje elektrony. To je důležitá vlastnost, potřebná při buněčném dýchání. Jedná se o mnohastupňový metabolický děj, kterým těla většina heterofágů pomocí kyslíku přijímaného z prostředí oxidují energeticky bohaté organické sloučeniny, typicky glukózu, na oxid uhličitý a vodu za vzniku energie v podobě ATP (adenosintrifosfátu).

První fáze rozkladu glukózy probíhá v cytoplazmě, hlavní fáze, známá jako oxidativní fosforylace, se pak odehrává uvnitř mitochondrií.

Heterotrofní organismy rozkládají organickou hmotu obsaženou v potravě odebíráním elektronů.

Tyto elektrony postupně putují po řetězci enzymů v mitochondriích ke kyslíku, čemuž se říká elektronový transportní řetězec. Proti nim putují protony, které se hromadí v prostoru mezi vnitřní a vnější membránou mitochondrií.

Protože je vnitřní mitochondriální membrána vysoce nepropustná pro protony, dochází na ní k tvorbě tak zvaného protonového gradientu čili k hromadění protonů, čehož mitochondrie využívají právě k výrobě energie ve formě ATP.

Kyslík, konečná stanice pro elektrony

Vzhledem ke své vysoké elektronegativitě slouží kyslík jako konečná stanice v tomto elektronovém transportním řetězci. Kyslík přijímá elektrony, dochází tak k jeho redukci, a poté navazuje dva atomy vodíku, čímž vzniká voda.

Redukce kyslíku vede k uvolnění značného množství energie. Kyslík má funkci finálního akceptoru elektronů. Existují i další akceptory elektronů, například sírany, dusičnany či železo, ale kyslík je akceptorem, který uvolňuje nejvíce energie z těch, které jsou běžně k dispozici.

Var kapalného kyslíku (O2), zdroj: U.S. Air Force by Jim Araos

„Redukce kyslíku poskytuje největší množství uvolněné energie v rámci jednoho elektronového transportního řetězce, s výjimkou redukce fluoru a chlóru,“ vysvětluje profesor David Catling z Washingtonské univerzity v článku publikovaném v časopise Astrobiology.

Chlór a kyslík generují podobné množství energie, fluor dokonce ještě více než kyslík, ovšem „je jako biologický oxidant nepoužitelný, protože při kontaktu s organickou hmotou způsobuje explozi,“ uvádí vědci ve studii.

Unikátní kombinaci vlastností má jen kyslík

Chlór a fluor jsou navíc jedovaté, na rozdíl od kyslíku, jehož využití při aerobním dýchání neprodukuje žádné toxické sloučeniny, jen vodu a oxid uhličitý. Navíc se vyskytuje mnohem hojněji než chlór a fluor či nespočet akceptorů elektronů používaných u jiných forem dýchání.

Ačkoliv kyslík snadno tvoří sloučeniny s jiným atomy, v důsledku fotosyntézy je neustále produkován ve velkém množství. Díky tomu se může hromadit v atmosféře a rozpouštět se ve vodě, kde je dostupný pro mnoho forem života.

„Skutečný trik s kyslíkem spočívá v tom, že se může hromadit ve vysokých koncentracích, aniž by reagoval, ale uvolňuje spoustu energie, když je do něj přiváděn elektron jeden po druhém,“ vysvětluje Nick Lane, profesor evoluční biochemie na University College London.

Zdá se, že kyslík je opravdu dokonalým plynem pro dýchání živých tvorů. Nachází se v ideálním pásmu reaktivity a dostupnosti, je mírnější než halogeny, jako jsou chlór a fluor, a není vázán příliš silně jako dusík. Navíc je reaktivnější než sírany a dusičnany.

Více se dočtete v časopise 21. století číslo 10/2025, které vyšlo 16. září 2025.

Zdroj: LiveScience

Foto: Pixabay, U.S. Air Force by Jim Araos
Zdroje informací: LiveScience
Štítky:
Související články
Proces fotosyntézy, při níž rostliny za využití slunečního světla získávají důležité živiny, je považován za naprosto klíčový. Jak se však ukázalo, ne každá rostlina ho pro svou existenci potřebuje. Buk z Moravského krasu na Blanensku se obejde i bez něj. Asi metr vysoký strom se vyznačuje tím, že jeho listy jsou bílé, nikoli zelené. Postrádá […]
Historie Příroda 28.1.2026
Mezi nejděsivější tvory druhohorních oceánů patřili bezesporu plazi z řádu Plesiosauria, respektive z podřádu Pliosauroidea. Jeho zástupci se řadili k mohutným, masivním predátorům, kteří mohli směle konkurovat obávaným dinosauřím dravcům. Za zmínku stojí rozhodně monstra z rodu Kronosaurus, jejichž pozůstatky nalezli badatelé v Austrálii a jihoamerické Kolumbii. Tito lovci s názvem odkazujícím na řeckou mytologii, […]
Při teplotách pod bodem mrazu se mohou objevit omrzliny, ovšem mnohem závažnějším, život ohrožujícím stavem je hypotermie neboli podchlazení. To se přitom projevuje malými, snadno přehlédnutelnými symptomy. Někdy k tomu není ani zapotřebí velký mráz. Na co si dát pozor? Světoznámá fotografka a průzkumnice pro National Geographic Ester Horvathová se při své práci dostává do […]
Studie rostlin nesoucích název huseníček rolní zjistila, že rostliny rostoucí vedle sebe společně aktivovaly geny k vlastní ochraně, zatímco izolovaně rostoucí rostliny nikoliv. Ty rostoucí ve skupině se tak byly schopny navzájem varovat před stresorem. Jak to udělaly? Huseníček rolní (Arabidopsis thaliana) je drobný plevel, který se používá jako modelový organismus v molekulární genetice rostlin. […]
Historie Příroda 26.1.2026
Byli zvláštními predátory, kteří se proháněli druhohorními oceány. Ichtyosauři. Tito tvorové žili během triasu, jury i křídy, jakýsi zlatý věk však zažívali v prvních dvou obdobích. Jejich rozšíření bylo v časech evolučního „boomu“ skutečně značné. Pokud jde o rozměry, ty měli ichtyosauři různé. Zástupci téhož řádu mohli být obrovskými kolosy, stojícími na vrcholu potravního řetězce, […]
reklama
Nejčtenější články
za poslední
24 hodin    3 dny    týden
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
reklama
Copyright © RF-Hobby.cz
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz