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
Příroda 18.6.2026
V temných hlubinách oceánu, kam nikdy nepronikne sluneční světlo, našli vědci něco mimořádného. Na dně jihovýchodního Indického oceánu se rozprostírá obrovské „velrybí pohřebiště“ – místo, kde se po miliony let hromadily kostry velryb. A přestože jde na první pohled o říši smrti, ve skutečnosti zde bují překvapivě bohatý život. Mezinárodní tým vědců objevil tuto podmořskou […]
Příroda 17.6.2026
Šakali nepatří k šelmám, které by si lidé se starým kontinentem spojovali. Nicméně zde žijí – a co víc, v posledních dekádách se Evropou šíří. Z oblastí, pro něž byl v minulosti jejich výskyt typický, tedy z Balkánu a Černomoří, pronikají do dalších regionů. V současnosti lze na šakaly obecné narazit v zemích, jako jsou […]
Stromy sehrávají důležitou roli při ukládání uhlíku, jehož přebytek v atmosféře ve formě CO2 vede ke změně klimatu. Nejnovější studie však naznačuje, že stromy nemusí být schopny ukládat tolik uhlíku, jak se doufalo. Vědci zjistili, že fotosyntéza totiž ne vždy vede k růstu dřeva, který uhlík váže. Spalováním fosilních paliv, jako je uhlí, ropa či […]
V chladných oblastech Sibiře a severní Kanady se vyskytuje sysel Parryův. Ve zkamenělých výkalech předchůdců těchto syslů, kteří obývali kanadský permafrost, objevili výzkumníci DNA dávných zvířat, včetně dnes již vyhynulých mamutů… „Prohledávání syslích výkalů (neboli koprolitu) se může zdát  ‚méně atraktivní‘ než vykopání mamutího klu,“ domnívá se Tyler Murchie, výzkumník v oboru paleogenomiky na kanadské […]
Když se řekne masožravá rostlina, vybaví si většina lidí právě mucholapku, která jako jediná suchozemská rostlina loví drobné živočichy prudkým pohybem pasti. Jak to ale dělá? Mucholapkou podivnou (Dionaea muscipula) byl fascinován už zakladatel evoluční biologie Charles Darwin (1809–1882). Sklapnutí její pasti bylo totiž tak rychlé, že si myslel, že snad rostlina disponuje svaly. Třetí […]
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