Сергей Огнивцев - Борьба со старением, или Не все мы умрем…

Дыхание, то есть окисление элементов питания кислородом, фактически их медленное сжигание, стало величайшим завоеванием эволюции. Энергия из глюкозы может извлекаться и без кислорода, простым ее разложением – гликолизом . Так получали энергию простейшие организмы в докислородную эпоху. Однако участие кислорода в 16 раз увеличивает выход энергии из одной молекулы глюкозы, то есть делает энергообеспечение в 16 раз эффективнее. Сейчас у человека гликолиз продолжает использоваться на первом этапе переработки глюкозы. Из него получается всего 2 молекулы АТФ. Затем включается кислород и процесс «горения» дает еще 32 молекулы АТФ. Так что общая формула переработки глюкозы в энергию будет: глюкоза + кислород → углекислый газ + вода + энергия.

Для организации этого процесса необходимо подать кислород к каждой клетке организма. Это делает дыхательная система.

Если по пищеварительной системе мы двигались с пищевым комком, то по дыхательной системе естественно идти вслед за вдохом воздуха . Вдох обеспечивается клетками мускульной ткани, дыхательной мышцей.

Глотка соединяется каналами с носом и ртом и ведет к гортани. Это общий путь воздуха при вдохе и пищевого комка, что иногда приводит к опасным ситуациям. Воздух в объеме около 500 см 3мышечным усилием втягивается в нос. Далее через носоглотку он попадает в ротоглотку, в которой сходятся дыхательные и пищеварительные пути.

Рис. 1.3.2. Дыхательная система

Гортань – сложный орган, стенки которого состоят из хрящей. Он соединяет глотку с трахеей. Полость гортани выстлана эпителиальной слизистой оболочкой. При прохождении пищевого комка гортань закрывается клапаном-надгортанником, чтобы избежать его попадания в дыхательные пути. В гортани расположены голосовые связки , через которые проходит воздух при выдохе. Связки вибрируют, как струны. Высота издаваемого звука зависит от натяжения связок. При натяжении связок тон выше.

Трахея, бронхи и легкие . Дальше воздух поступает в трахею (хрящевая трубка длиной 10–13 см, выстланная эпителием), которая снизу делится на два бронха , ведущих в легкие . Оба бронха делятся на всё более мелкие трубочки-бронхиолы, образующие бронхиальное дерево.

Это дерево заканчивается маленькими листиками – пузырьками, которые называют альвеолами. Их у человека около 500 млн. Каждая альвеола выстлана клетками легочного эпителия – альвеолоцитами (дословный перевод – «клетки альвеол»). Именно через альвеолоциты происходит газообмен с клетками крови. Кислород из альвеол через клетки-альвеолоциты попадает в клетки крови эритроциты (дословный перевод – «красные клетки»), где он связывается с ионом железа Fe 2+гемоглобина, который и придает эритроциту красный цвет. Эритроцит – маленькая клетка без ядра – легко проникает во все мельчайшие капилляры. Гемоглобин обладает замечательным свойством. Если в среде много углекислого газа, связь иона железа с кислородом ослабевает и кислород высвобождается. То есть он высвобождается в тех местах, где накопилось много CO 2. Именно там и нужен кислород . Эритроцит отдает кислород в межклеточную жидкость, откуда он проникает в клетку и используется для ее жизни. Углекислый газ из межклеточной жидкости диффундирует в эритроцит и доставляется ими в альвеолы, в которых он обменивается на кислород.

Легкими называют парные органы, образованные бронхами, бронхиолами и альвеолами. В них происходит газообмен. Легкие заключены в двухслойную оболочку плевры. Между слоями имеется немного жидкости. Снизу легкие отгорожены от брюшной полости большой мышцей – диафрагмой. Правое легкое состоит из трех долей и немного больше, чем двухдольное левое легкое, которое освобождает место для сердца.

У легких нет собственных мышц, поэтому при вдохе межреберные мышцы и диафрагма раздвигают их и создают область пониженного давления (вдох), а затем сжимают (выдох). Так происходит вентиляция альвеол.

В результате этого процесса наша клетка отдает в клеточную жидкость накопленный в результате жизнедеятельности углекислый газ и получает из нее же необходимый ей кислород.

Для клеток человека необходим постоянный подвод кислорода и питательных веществ . Для этого нужно обеспечить транспортировку кислорода из легких и белков, жиров, углеродов из пищеварительной системы ко всем без исключения 60 трлн клеткам. Это делает кровеносная система.

Кровь , как мы уже знаем, – соединительная ткань, состоящая из жидкой части, плазмы крови, и кровяных клеток – эритроцитов, тромбоцитов и лейкоцитов. Именно плазма переносит питательные вещества: аминокислоты, глюкозу, жирные кислоты. Для переноса нерастворимых и плохо растворимых в воде веществ в плазме имеются специальные небольшие белки ( альбумины ), которые называют «молекулы такси».

Кислород переносят, как мы уже говорили, небольшие, лишенные ядра клетки эритроциты . Железо придает им и всей крови красный цвет. Они живут недолго – около 120 дней.

Тромбоциты также невелики и лишены ядра. Они отвечают за свертываемость крови и быстрое закрытие мест повреждения сосуда.

Лейкоциты (белые [63] «Лейкос» в переводе с древнегреческого «белый». клетки крови) – общее название множества различных по строению и функциям клеток иммунной системы. Они довольно крупные, но их примерно в 1000 раз меньше, чем эритроцитов. Лейкоциты обитают не только в крови, но и в лимфе, а также легко проходят через капилляры в межклеточную жидкость.

Все клетки крови вырабатываются главным образом в костном мозге тазобедренных и некоторых других костей.

Теперь обратимся к кругам кровообращения и пройдем по ним вместе с порцией крови, получившей импульс от сердца.

Сердце традиционно считается важнейшим внутренним органом. В лирических стихах, песнях, пословицах оно выступает как сущность человека, аналог его «Я». Видимо, человека всегда удивлял этот орган, удары которого мы слышим всю жизнь. Причём волнения и переживания явно ускоряют темп этих ударов, а спокойствие быстро умиротворяет работу сердца.

Сердце состоит из действительно необычных клеток – кардиомиоцитов, которые составляют основу сердечной мышцы миокарда [64] «Мио» – «мышца», «кардио» – «сердце», миокард – сердечная мышца. . Сокращение кардиомиоцитов происходит примерно так же, как обычных мышечных клеток – миоцитов . В каждой клетке мышцы параллельно друг другу имеются две белковые нити: первая – с изгибами-зацепками ( актин ), а вторая – с головками, которые могут входить в изгибы первой нити ( миозин ). Когда от нервной системы приходит электрический сигнал на сокращение, открываются каналы для прохода ионов кальция в клетку. Эти ионы связываются с изгибами первой нити и создают надежное скрепление для головок второй нити. Головки прикрепляются к первой нити и заставляют ее сокращаться. Разумеется, для сокращений кардиомиоцитам постоянно нужна энергия. К каждому выступу и головке для сцепления нужна молекула АТФ. Поэтому 30 % объема кардиомиоцитов занимают митохондрии .