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
Před téměř čtyřmi desetiletími objevili vědci uvnitř impaktního kráteru, nacházejícího se na ostrově Devon, jež je součástí kanadských ostrovů královny Alžběty, soubor dokonale zachovaných fosilií. Ty nyní konečně vydaly své tajemství. Patřily vyhynulému druhu bezrohého nosorožce, který žil před 23 miliony let. Odborníci zvíře pojmenovali Epiatheracerium itjilik, což v inuktitutštině znamená „mráz“ nebo „ledový“. Svojí […]
Příroda Zajímavosti 31.10.2025
Velryby grónské (Balaena mysticetus) jsou nejdéle žijící savci, schopní dožít se 200 a více let. Odborníci se proto zaměřili na zkoumání toho, co jim pomáhá dosáhnout tak požehnaného věku ve zdraví a s minimálním rizikem rakoviny. Zjistili, že to má co do činění s jejich životem v mrazivé vodě. Budeme se moci u velryb inspirovat […]
Příroda 27.10.2025
Komáři jsou lidmi vnímáni coby otravný hmyz, který notabene přenáší smrtelné nemoci jako je malárie nebo horečka dengue. Kdo se jim chce úplně vyhnout, musí se přestěhovat na Antarktidu. Ještě donedávna představoval podobné útočiště i Island. To už ale zřejmě neplatí Když k sobě v průběhu říjnové noci roku 2025 fanoušek hmyzu Björn Hjaltason lákal můry, aby […]
Historie Příroda 26.10.2025
Nová studie paleontologů z Univerzity v Edinburghu a Novém Mexiku do značné míry přepisuje jeden z největších příběhů v dějinách Země. Dlouho se zdálo, že dinosauři na konci mezozoika už pomalu planetě dávali sbohem a katastrofa před 66 miliony let jejich zánik jen urychlila, nová data však ukazují, že tomu zřejmě bylo jinak. Podle výzkumníků […]
Příroda 22.10.2025
Karlovy Vary mají lidé zafixovány jako lázeňské město. Nicméně na Karlovarsku je rovněž realizován zajímavý projekt nově budovaných tůní. Jejich účelem je zadržovat vodu v krajině a podílet se na vzniku funkčních biotopů Celý projekt posvětila Správa CHKO Slavkovský les a Agentura ochrany přírody a krajiny ČR. Tak se mohly v roce 2020 objevit první […]
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