Oksygen og energiomsetning
Oksygen:
Oksygen er i 20,95% av jordens atmosfære.
Når oksygen forbinder seg med et annet stoff, frigjøres energi, vanligvis som varme. Kjente eksempler på slike reaksjoner (oksidasjoner) er forbrenningsprosesser, der reaksjonene foregår hurtig og under sterk varmeutvikling, og tæringsprosesser (for eksempel rustdannelse), hvor reaksjonene foregår langsomt ved lav temperatur.
Nesten alle celler skaffer seg energi ved å ta opp og forbrenne næringsstoffer, særlig glukose og fett. Denne oksidasjonen formidles av enzymer og foregår trinnvis ved lav temperatur. Ved denne prosessen dannes avfallsproduktene vann og karbondioksid (CO2), som så utskilles.
Ved hjelp av solenergi (fotosyntese) kan de grønne plantene bygge opp karbohydrat (særlig stivelse) av karbondioksid og vann. Oksygenet i vannet blir avgitt til atmosfæren, og prosessen bidrar dermed til at det biologiske kretsløpet holdes i gang.
Oksygenet i atmosfæren og det oksygenet som er løst opp i vannet, er et produkt av fotosyntesen, men mengden av oksygen i atmosfæren er svært stor sammenlignet med den mengden som omsettes gjennom ånding og fotosyntese i løpet av et år.
Respirasjon eller ventilasjon er transport av luft inn eller ut av lungene. Når man puster inn og ut kalles dette et åndedrett og består av innånding (inspirasjon) og utånding (ekspirasjon).
Inspirasjon eller innånding: er en aktiv prosess. Det vil si at vi må ha hjelp av ulike muskler for å få luft ut fra atmosfæren og inn i lungene.
Vi har 3 typer respirasjonsmuskler:
Den viktigste av dem er diafragma som sitter i mellomgulvet. Ved inspirasjon/innånding kontraherer diafragma. Da presses diafragma normalt ned omtrent en til to centimeter. Ved hardt arbeid så kan den faktisk presses ned så mye som rundt ti centimeter.
De ytre interkostalmusklene (muskler mellom ribbeina) trekker seg også sammen ved inspirasjon. Disse musklene ligger mellom ribbeina og fungerer ved at de hever brystkassen. På denne måten fører også de ytre interkostalmusklene til en utvidelse av brysthulen.
Halsmusklene er de siste musklene som kan bidra under inspirasjonen. Disse musklene bidrar til å løfte brystkassen på samme måte som de ytre interkostalmusklene. Halsmusklene brukes imidlertid kun i situasjoner hvor det er behov for en større mengde luft til lungene eller i situasjoner hvor de andre inspirasjonsmusklene ikke fungerer normalt. Eksempler på dette er graviditet og fedme. Ved slike tilstander er det mulig at diafragma ikke klarer å flate ut så mye som den normalt gjør. Halsmusklene hever brystkassen ved at musklene trekker i første og andre ribbein samt kragebeinet når de kontraherer.
Så har vi utånding (ekspirasjon) som er en passiv prosess. Det vi vil si at vi ikke trenger muskelsammentrekninger for å presse luften ut av lungene. Dette går av seg selv. Med mindre man er i fysisk aktivitet, da kan det stille større krav til en aktiv prosess. Det fungerer ved at musklene i bukveggen kan kontrahere sånn at trykket i bukhulen øker og diafragma presses oppover. I tillegg kan de indre interkostalmusklene trekke seg sammen sånn at brystkassen senkes. Begge disse sammentrekningene fører til at volumet i brystkassen reduseres ytterligere. På denne måten kan utpustingen av luft foregå raskere.
Respirasjonen styres av det autonome nervesystemet[1], det vil si at det ikke er selvstyrt. Det går automatikk i det. Hvor raskt og hvor dypt vi puster påvirkes blant annet av mengde oksygen, karbondioksid og hydrogenioner som vi har i blodet .en økning i karbondioksid og hydrogenioner vil generelt føre til at vi puster raskere.
Lungevolum sier noe om hvor mye luft man har i lungene, men total lungekapasitet sier noe om hvor mye luft man har i lungene dersom man har trukket pusten maksimalt inn.[2] Hos friske folk så har menn har ca 6 liter mens kvinner har ca 4 liter.[3] Dette varierer noe ut ifra helse og livsstil. Men det skal jeg ikke gå mer innpå.
Mellom inn og utånding så skjer det en prosess. Etter at luften har gått inn i lungene så vil alveolene, (alveolene er en blæreformet struktur som ligger i enden av bronkiolene i lungene.) skille ut karbondioksid, men også ta opp oxygen.
Hvordan kroppen får oksygen
Som sagt, Når vi puster inn, trekker muskler i brystveggen og mellomgulvet seg sammen, brysthulen utvides og luft som inneholder oksygen trenger inn i kroppen via munnen og nesen og passerer gjennom luftrøret. Luftrøret deler seg i to mindre rør (hovedbronkier) som går til hver av de to lungene. I lungene deler bronkiene seg til enda mindre rør (bronkioler) som ender i mikroskopiske luftsekker (alveoler).
Oksygen fra luften vi puster inn, passerer gjennom veggene til alveolene og inn i små blodkar (kapillærer), hvor det tas opp av blodet. Det oksygenrike blodet føres så til hjertet og pumpes rundt til cellene i kroppen.
når oksygenet har ankommet cellen så kan det bidra til at glukosen kan brytes ned aerobt dersom det er mangel på oksygen. Eller at oksygenmetningen i blodet er noe lavere så vil man ende opp med anaerob forbrenning av glukosen.[4] Dersom det ikke er mer glukose tilgjengelig så vil cellene kunne få hentet mer glukose fra glukogenlagrene i leveren. Når glukogenlagrene er tomme så vil cellene gå videre å hente energi fra fettet.
Fett: (Funfact 30 – 300 milliarder fettceller er det kroppen selv har. En fettcelle øker og minsker i volum ettersom man er i kcal overskudd og underskudd, men dersom en fettcelle blir mer enn 4 ganger sin egen størrelse så vil det skje en celledeling som ikke er reversibel. Man får da flere fettceller.)
Når det kommer til fett og fettnedbrytning så er det snakk om nedbrytningen av kroppens lagrede fett. Kroppen lagrer i hovedsak et overskudd av tilført ener gi som fett i kroppens fettvev. Når tilførselen av energi (gjennom mat som fordøyes i tarmen) er lavere enn behovet vil fettet mobiliseres.
Om morgenen før dagens første måltid vil for eksempel fettnedbrytningen være betydelig. Om fasten vedvarer, vil fettnedbrytningen øke ytterligere. De aller fleste av kroppens celler kan bruke fett som energikilde.[5]
Prosessen
Vanskelig variant:
Triglyserider som sirkulerer med blodet eller ligger lagret i cellene, spaltes med lipaser til fettsyrer og glyserol. I fettvev stimuleres lipasene av adrenalin og visse andre hormoner når organismen trenger å ta i bruk den lagrede energien. De frigjorte fettsyrene går inn i tioesterforbindelse med koenzym A (CoA) før oksidasjonen kan begynne.
Fettsyre-CoA-derivatene oksideres i cellenes mitokondrier til acetylkoenzym A, via en enzymkatalysert reaksjonsvei som kan gjengis slik:
RCH2CH2CO–CoA → RCH = CHCO–CoA → RCHOHCH2CO–CoA → RCOCH2CO–CoA → RCO–CoA + CH3CO–CoA
I første og tredje trinn trekkes det ut hydrogen ved hjelp av dehydrogenaser, i annet trinn tilsettes et molekyl vann, og i fjerde trinn spaltes molekylet med CoA, slik at det oppstår et fettsyre-CoA, der kjeden er to karbonatomer kortere enn den opprinnelige. Prosessen gjentas til hele kjeden er omdannet til acetylkoenzym A.
De fire hydrogenatomene som fjernes for hvert acetylkoenzym A som produseres, gir via elektrontransportkjeden fem ATP-molekyler. Ytterligere tolv ATP per acetylenhet produseres ved at denne oksideres til karbondioksid og vann i sitronsyresyklusen.
Når vi puster ut, slapper musklene i brystveggen og mellomgulvet av, brysthulen blir mindre, lungene presses sammen og sender karbondioksid gjennom luftveiene og ut av kroppen.
Forenklet variant: fettet blir til fettsyrer og glyserol, får hjelp av adrenalin og andre hormoner når kroppen trenger å ta i bruk den lagrede energien, så kan oksidasjonen begynne. Det som skjer er at det blir trukket ut hydrogen i flere ledd. Så blir det tilsatt noe vann, også ender man til slutt opp med atp molekyler.
Lungene skiller ut karbondioksid
Etter at det oksygenrike blodet er ført ut i kroppen via pulsårene (arteriene) og har avgitt sitt oksygen til cellene via kapillærårer, samler blodet seg i stadig større årer (vener) på sin vei tilbake til hjertet. Blodet er nå oksygenfattig og inneholder avfallsstoffet karbondioksid. Hjertet pumper deretter det oksygenfattige blodet tilbake til lungene, der karbondioksid skilles ut fra blodet i alveolene. Karbondioksid blir deretter fraktet via luftveiene og ut av kroppen når vi puster ut.
[1] https://nhi.no/kroppen-var/organer/autonome-nervesystem/
[2]Skjønsberg, Ole Henning: lungevolum i Store medisinske leksikon på snl.no. Hentet 2021 M08 7 fra https://sml.snl.no/lungevolum
[3] naaf.no/subsites/pust-ut/spirometri/
[4] Kierulf, Peter; Svihus, Birger: glukose i Store medisinske leksikon på snl.no. Hentet 2021 M08 7 fra https://sml.snl.no/glukose
[5] fettnedbrytning i Store norske leksikon på snl.no. Hentet 2021 M08 7 fra https://snl.no/fettnedbrytning