oddychanie beztlenowe u czlowieka

[minnie_the_moocher]

Czeeesc wszystkim.
Mam proste pytanie.
Dlaczego oddychanie beztlenowe nie moze zachodzic w komorkach neuronow [tak jak w przypadku miesni poprzecznie prazkowanych szkieletowych lub dojrzalych erytrocytow]?
Rozumiem ze mozg jest organem z bardzo duzym zapotrzebowaniem na tlen ale dlaczego w procesie ewolucji nie wyksztalcila sie w nim taka umiejetnosc? Czy procesy beztlenowe zachodzace w mozgu w razie niedoboru tlenu nie moglyby opcjonalnie nawet przez krotki czas podtrzymywac funkcji zyciowych niezbednych do przezycia [z wylaczeniem badz maksymalnym spowolnieniem tych ktore na dany moment nie sa potrzebne do utrzymania stanu zycia] powiedzmy przez jeszcze troche czasu? Czy moze i tak energia uzyskiwana w ten sposob nie bylaby w stanie zapobiec smierci [smierci w wyniku niedotlenienia = braku utleniania pokarmu = braku energii]?
Jakie czynniki warunkuja ze dane komorki moga w razie wypadku uzykiwac energie w inny sposob niz tlenowy?
Ewolucyjnie mam rozumiec ze dluzsza praca mojej nogi podczas biegu byla wazniejsza niz bezpieczenstwo mozgu ktory jest organem nadto istotniejszym?
Pozdrawiam i dzieki za odpowiedzi!

[AnnaWP]

Mózg był chroniony przed niedotlenieniem. Fermentacje są tak niewydajne, że nie zmieniłyby za wiele, więc lepiej było zadbać o dostawę tlenu przede wszystkim tam. Dlatego wszystko możesz odekrwić", a mózg dostanie krew.
A inne organy musiały sobie radzić półśrodkami.

[minnie_the_moocher]

Dzieki Anna za odpowiedz.
Czy rzeczywiscie to ze mozg dostaje krew jako odrebny i wyjatkowy organ jest wynikiem ochrony przed niebezpieczenstwem niedotlenienia? Bardzo wysoki poziom dostaw tlenu w stosunku do innych narzadow nie jest warunkowany po prostu tym ze mozg potrzebuje tak duzej konkretnie dawki zeby moc funkcjonowac i kontrolowac caly organizm przez caly czas?
Czy czlowiek moze calkowicie uzaleznil sie od otoczenia z tlenem tak ze jego brak nawet chwilowy jest rowny ze smiercia?
Miesnie nie sa chronione przed zmniejszona iloscia pobieranego tlenu [tlen w powietrzu wystepuje mniej wiecej w takim samym stezeniu w szczegolnosci ze czlowiek nie przemieszcza sie z dnia na dzien z dolin w wysokie gory].
Wyksztalcone w nich mechanizmy sa przystosowaniem do zapotrzebowania na energie a nie przystosowaniem na hipoksje [tak jak biegacz ktory potrzebuje energii aby moc kontynuowac bieg i dlatego potrzebuje wiecej tlenu a nie dlatego ze miesnie otrzymuja go zbyt malo bo w kazdej chwili moze zakonczyc bieg].
Oczywiscie jedno z drugim to bardzo silne polaczenie [w wyniku nadmiernego wysilku dochodzi przeciez do niedotlenienia].
Ale dla mnie wniosek jest taki ze organizm na braki tlenu w powietrzu lub normalnych warunkach [np. brak wysilku] po prostu sie nie przystosowal.
Nie odbieram zapotrzebowania na wieksze dawki energii w jednostce czasu jako rowne zapotrzebowania na tlen w czasie jego niedoboru w normalnych bezwysilkowych warunkach.
Mioglobina magazynuje tlen takze z przeznaczeniem dla bardziej wydajnej pracy miesni [oczywiscie kiedy brakuje tlenu miesnie korzystaja z mioglobiny na takiej samej zasadzie bo przeciez potrzebuja wiecej energii].
Cztery minuty bez tlenu nie jest dla mnie nadzwyczajnym przystosowaniem mozgu.
Ale z drugiej strony. Mozna przeciez rozszerzyc mozliwosci adaptacyjne do brakow w dostawie tlenu i wydalania dwutlenku wegla.
Swiadomy bezdech praktykowany u joginow pozwala im na nieoddychanie przez 20 minut [bez wczesniejszego wdychania czystego tlenu !]. Takze w odpowiednich warunkach pojawia sie odruch nurka ktory takze pozwala na dluzszy czas swiadomego bezdechu. Ba, przeciez w hipotermii uszkodzenia mozgu w wyniku niedotlenienia nie nastepuja po kilku minutach.
Co jeszcze mozesz o tym powiedziec Anna ]

[AnnaWP]

Oczywiście, że nie chodzi o brak tlenu w atmosferze, ale o brak tlenu wynikający z problemów w dostawie.
Dlatego nie mamy receptorów braku tlenu, organizm wykrywa nadmiar CO2.

Po czym organizm wykrywał, że problem z dostawami wystąpił? Po gromadzeniu się CO2. Zwiększał ukrwienie narządu, intensyfikował akcję serca, dawało radę. Nie mówimy o całkowitym braku krążenia, bo to w naturze nie działo się za życia, a tylko efekty za życia były ważne ewolucyjnie.

Problematyczne mogło być utrzymanie pracy organizmu w chwilach intensywnego wysiłku. Ale tu okazało się, że większym ryzykiem dla zwierzaków jest przegrzanie niż niedotlenienie - krew napływa, gorzej trochę z ciepłem. Dlatego lwica goni antylopę stosunkowo krótko, nawet niekiedy widać, że poddaje się w chwili, kiedy była bardzo blisko - wynika to z bardzo silnego regulatora temperatury mózgu. Człowiek jest trochę innym zwierzakiem, nauczył się zwalczać impuls zatrzymania i niekiedy pada w wyniku przegrzania mózgu.

I oczywiście, że tlen przekłada się na energię. To oczywista oczywistość, bo zasadniczym sposobem usunięcia tej trucizny jest oddychanie tlenowe. Sposób był nie tylko efektywny, ale dawał nadspodziewany bonus w postaci energii, od której jesteśmy uzależnieni.

Poza tym niedotlenienie tak duże jak przy zatrzymaniu akcji serca w naturze oznaczało śmierć. Resuscytacja pojawiła się bardzo niedawno, nie ma ewolucyjnej potrzeby wydłużania czasu niedotlenienia, skoro i tak organizm w tym czasie umierał. Nie sądzisz? Nie zostaliśmy zaprojektowani z myślą o zwiększeniu statystyk resuscytacji.

[minnie_the_moocher]

Trafnie powiedzialas o resuscytacji na koniec ]

Oczywiście, że nie chodzi o brak tlenu w atmosferze, ale o brak tlenu wynikający z problemów w dostawie.
Dlatego nie mamy receptorów braku tlenu, organizm wykrywa nadmiar CO2.

A co z ludzmi zyjacymi tam gdzie czlowiek z doliny doswiaczylby zaraz hipoksji [wysokosci przekraczajace 5000 m.n.p.m]? Mozna powiedziec ze tam jak najbardziej wystepuja braki tlenu w powietrzu [wiadomo chodzi o cisnienie parcjalne nie o sama zawartosc procentowa tlenu w powietrzu].

Nie mówimy o całkowitym braku krążenia, bo to w naturze nie działo się za życia, a tylko efekty za życia były ważne ewolucyjnie.

No tak. Mowimy o zapobieganiu ustaniu krazenia .

Ale tu okazało się, że większym ryzykiem dla zwierzaków jest przegrzanie niż niedotlenienie

To jest ciekawy temat. Masz moze do polecenia jakies ksiazki lub artykuly lub cokolwiek z tym zwiazane ] ?

Sposób był nie tylko efektywny, ale dawał nadspodziewany bonus w postaci energii, od której jesteśmy uzależnieni.

Mam rozumiec ze oddychanie tlenowe powstalo w wyniku checi pozbycia sie tlenu [a energia to bonus czyli cos dodatkowego]? Czy to aby nie odwrotnie? Oddychanie tlenowe po to aby bylo wiecej energii a przy okazji [bonus teraz do tego nie pasuje] tlen zostaje usuniety [ten czysty powietrzny ktory zostal wykorzystany].

Resuscytacja pojawiła się bardzo niedawno, nie ma ewolucyjnej potrzeby wydłużania czasu niedotlenienia, skoro i tak organizm w tym czasie umierał.

Madre zdanie. Dzieki p Resuscytacja resuscytacja a gdybys Anno wpadla do oceanu i zaczela tonac [wypluc to slowo] i gdyby zauwazyl Cie jakis delfin prawdopodobnie probowalby Cie wyciagnac na powierzchnie mimo ze nie potrafilby wykonac resuscytacji. I dzieki za aktywnosc w temacie ]

[AnnaWP]

Adaptacja.
Organizm dostosowuje się do niskiej zawartości tlenu.
W przypadku grup żyjących tam od pokoleń, również brałabym pod uwagę selekcję najlepiej dostosowanych fenotypów.

Ale adaptacja na poziomie organizmu jest równie ważna, dlatego zdarza się np. trening w wysokich górach przed imprezami sportowymi w niższych regionach - adaptacja zrobi swoje.

Tak, raczej na pewno pierwszym znaczeniem oddychania tlenowego był problem usunięcia toksyny. Dlaczego? Dlatego że komórki doskonale sobie radziły z energią, ale w momencie wysycania wody tlenem pojawiło się masowe wymieranie komórek niezdolnych do usunięcia toksyny. Sposobów na to było kilka, oddychanie tlenowe było tylko jedną z kilku dróg. A że najwyśmienitszą, to przyjęło się i potomkowie rozpanoszyli się po całej Ziemi.
Pewną przesłanką jest redukowalność procesu. Trudno wyobrazić sobie powstanie całego łańcucha oddechowego, nie znam też sposobu uzyskania energii z kawałka łańcucha. A do usunięcia tlenu cały jest zbędny, mógł np. nie produkować ATP a i tak się sprawdzać, przez załatwienie tlenu. Proces chemiosmotyczny mógł powstawać etapami, na pierwszym etapie korzyść była i tak bardzo wymierna.

Ale to oczywiście hipoteza, nie mamy żadnych skamieniałości ani zapisu dokumentującego realny przebieg tego procesu, więc głowy na pieniek nie kładę.

Ba, nie musiałby to być delfin. Na pewno w historii wiele osób było wyciągniętych z wody i odratowanych bez resuscytacji. Być może niektóre z nich przeżyłyby gdyby były bardziej odporne na niedotlenienie mózgu. Ale nie sądzę, aby w skali ewolucyjnej było to aż tak nagminne, a musimy pamiętać że coś za coś. Dlaczego nie mamy bardziej wytrzymałych kości? Przecież bardziej wytrzymałe kości byłyby super! A jednak nie mamy, a niektóre osoby zmarły w wyniku powikłań po złamaniu. Na pewno dla jednostki to tragedia, ale najwyraźniej opłacało się rozwiązanie, które powstało.
Mózg zużywa ponoć 20% tlenu i 25% glukozy z całego organizmu. Ma potrzeby i te potrzeby muszą zostać spełnione.

[minnie_the_moocher]

Adaptacja.
Organizm dostosowuje się do niskiej zawartości tlenu.
W przypadku grup żyjących tam od pokoleń, również brałabym pod uwagę selekcję najlepiej dostosowanych fenotypów.

Ale jak daleko ona moze sie posunac? Zalozmy model teoretyczny. Z pokolenia na pokolenie zawartosc tlenu w powietrzu lub cisnienie parcjalne tlenu w wdychanym powietrzu bedzie sie obniazalo o pewna niewiadoma jednostke [jednak pozwalajaca na prawidlowe funkcjonowanie bez defektow w przyszlosci]. Dojdziemy po pewnym czasie do bardzo malych ilosci tlenu wrecz nieprawdopodobnych.

Homo przypadkiem sapiens, do nabycia i w papierku. Polecam gorąco.

Rownie goraco dziekuje. Co najmniej tak goraco jak jest dzisiaj.

Tak, raczej na pewno pierwszym znaczeniem oddychania tlenowego był problem usunięcia toksyny.

Wyszedlem z zalozenia ze organizmy beztlenowe nie maja problemu z tlenem. A te ktore ewolucyjnie wytworzyly mechanizmy oddychania tlenowego to chyba nie dla stworzenia sobie dodatkowego niebezpieczenstwa zatrucia sie nim zacznijmy wdychac tlen zeby mozna bylo sie go pozbyc.

Przecież bardziej wytrzymałe kości byłyby super!

Od dziecka chcialem tez latac i byc niewidzialny. A Ty? I czy myslisz ze gdyby przez wystarczajaco duzo czasu i liczbe pokolen ludzie nalogowo zaczeliby machac rekami to czy kiedys pewnego dnia.?

Mózg zużywa ponoć 20% tlenu i 25% glukozy z całego organizmu.

No wlasnie ponoc. Ponoc w trakcie niemyslenia lub bujania w oblokach mozg jest bardziej aktywny niz podczas skupiania sie na jednej rzeczy [bycie tu i teraz jak w medytacji]. Albo jak w przypadku wczesniej wymienionych joginow ktorzy prawdopodobnie sa w stanie zwolnic tempo a co za tym idzie i zapotrzebowanie mozgu na tlen i glukoze [ale o ile i jak niestety nie wiadomo za wiele z powodu tego ze ci ludzie przewaznie nie chca byc obiektem badan].

[AnnaWP]

Adaptacja.
Organizm dostosowuje się do niskiej zawartości tlenu.
W przypadku grup żyjących tam od pokoleń, również brałabym pod uwagę selekcję najlepiej dostosowanych fenotypów.

Ale jak daleko ona moze sie posunac? Zalozmy model teoretyczny. Z pokolenia na pokolenie zawartosc tlenu w powietrzu lub cisnienie parcjalne tlenu w wdychanym powietrzu bedzie sie obniazalo o pewna niewiadoma jednostke [jednak pozwalajaca na prawidlowe funkcjonowanie bez defektow w przyszlosci]. Dojdziemy po pewnym czasie do bardzo malych ilosci tlenu wrecz nieprawdopodobnych.

Trudno tu o prognozę. Myślę, że można nieco wnioskować sądząc po wysokości dostępnej dla ludzi na dłużej. Skoro nie znamy populacji żyjących np. na 8000m, to można uznać, że jakiś czynnik był za ostry, prawdopodobnie właśnie niskie ciśnienie parcjalne tlenu.
Z kolei na 6000 jeszcze dają radę - więc zapewne gdzieś pomiędzy
Nie da się raczej zejść poniżej istniejących granic. Dlatego że potencjalny zysk przekroczy koszty - np. żyć będziesz, ale jako warzywo. Lub inne, trudne do przewidzenia.
Każda zmiana ewolucyjna pociąga za sobą nie tylko zyski, ale i koszty.

Tak, raczej na pewno pierwszym znaczeniem oddychania tlenowego był problem usunięcia toksyny.

Wyszedlem z zalozenia ze organizmy beztlenowe nie maja problemu z tlenem. A te ktore ewolucyjnie wytworzyly mechanizmy oddychania tlenowego to chyba nie dla stworzenia sobie dodatkowego niebezpieczenstwa zatrucia sie nim zacznijmy wdychac tlen zeby mozna bylo sie go pozbyc.

Mają. I to ogromny. Oczywiście te rzeczywiście beztlenowe, a nie fakultatywnie.
Potomkowie bakterii, które nie naumiały się radzić sobie z tlenem zostały zepchnięte do dziwacznych siedlisk. Albo do wnętrza naszego ciała, gdzie dostęp tlenu jest znacznie utrudniony. Każdy niemal wie, że jątrzącą się ranę należy otworzyć, dlaczego? Co jest w powietrzu, że przestanie jątrzyć? Nie zastanawiałeś się nad tym? Tam po prostu panoszą się beztlenowe bakterie wtedy.

Przecież bardziej wytrzymałe kości byłyby super!

Od dziecka chcialem tez latac i byc niewidzialny. A Ty? I czy myslisz ze gdyby przez wystarczajaco duzo czasu i liczbe pokolen ludzie nalogowo zaczeliby machac rekami to czy kiedys pewnego dnia.?

Oczywiście wiem, że żartujesz, ale odpowiem szczerze - gdyby istniał mechanizm selekcji tych, którzy lepiej machają, to być może tak. Ale samo machanie nie wystarcza

Mózg zużywa ponoć 20% tlenu i 25% glukozy z całego organizmu.

No wlasnie ponoc. Ponoc w trakcie niemyslenia lub bujania w oblokach mozg jest bardziej aktywny niz podczas skupiania sie na jednej rzeczy [bycie tu i teraz jak w medytacji]. Albo jak w przypadku wczesniej wymienionych joginow ktorzy prawdopodobnie sa w stanie zwolnic tempo a co za tym idzie i zapotrzebowanie mozgu na tlen i glukoze [ale o ile i jak niestety nie wiadomo za wiele z powodu tego ze ci ludzie przewaznie nie chca byc obiektem badan].

O joginach słyszałam różne rzeczy, ale faktycznie nasz wysiłek umysłowy nie ma większego wpływu na zapotrzebowanie. Ale to raczej dlatego, że wysiłek umysłowy to zaledwie malutki wycinek pracy OUN.

[minnie_the_moocher]

Skoro nie znamy populacji żyjących np. na 8000m, to można uznać, że jakiś czynnik był za ostry, prawdopodobnie właśnie niskie ciśnienie parcjalne tlenu.

Dlatego napisalem o stopniowym przyzwyczajaniu sie. O adaptacji wlasnie. Po za tym na czym konkretnie ta adaptacja polega. Jakie parametry sie zmieniaja oprocz tych najbardziej oczywistych. Na jakiej zasadzie ostatecznie one nastepuja. Jaka rola ma w tym mozg ktory przeciez przetwarza nam te bodzce i wydaje polecenia. Z mozgiem mozna polaczyc psychike i cale kognitywistyczne elementy.

Mają. I to ogromny.

Naprawde nie wyksztalcily w sobie zadnych mechanizmow obronnych przed tlenem [taka powloka antyoksygenowa]? Proces powstania oddychania tlenowego wydaje sie byc o wiele trudniejsza droga.

Ale samo machanie nie wystarcza

Ehh w takim razie od dzisiaj przestaje machac.

O joginach słyszałam różne rzeczy

O tym troche wiem wiec jestem ciekawy jakie rzeczy slyszalas? Na Zachodzie joga stala sie przedmiotem komercyjnej sprzedazy i marketingu i w wiekoszosci [strzelam] ksiazek autorzy atakuja enigmatycznymi haslami sami nie wiedzac o ich prawdziwym przeznaczeniu.

[AnnaWP]

Adaptacja - np. przez wysycenie krwi większą ilością hemoglobiny. Zwiększa się liczba erytrocytów, ale i zawartość hemoglobiny w jednym erytrocycie. Co do innych - nie wiem.
Mózg steruje różnymi procesami, w końcu to on rejestruje zmiany w krwi, jest też połączony z nadzorem układem hormonalnym.
No, niektóre wykształciły, jesteśmy potomkami jednego z nich
Inne nie. Nie trafiło się.
Polecam np. poczytać o archeonach. Ale i o innych bakteriach beztlenowych. (Tak, wiem, archeony to nie bakterie)
Oczywiście że oddychanie jest skomplikowane. Ale powłoczka też. Tlen dyfunduje przez błonę, bariera przeciw-tlenowa raczej oznaczałaby barierę przeciw-wodną zarazem. I przeciw-wszystkiemu niemal, bo gazy atmosferyczne dyfundują przez błonę łatwo w wodzie.
A z tej trudności wynika głównie to, że powstawało etapami. Etap, który dawał natychmiastową korzyść to rozwalenie tlenu cząsteczkowego i pozbycie się rodników. W sumie robią to peroksysomy również - istnieje hipoteza że to też endosymbionty, ale nie jest tak zweryfikowana jak ta dotycząca plastydów i mitochondrium. Jeśli jednak tak było, to być może to potomkowie bakterii zdolnej do poradzenia sobie właśnie w inny sposób? Ale one robią też beta-oksydację. Zagmatwane to się robi.
Oczywiście gdybamy sobie troszkę

Ano różne, weryfikowanych danych mniej. Słyszałam o zwalnianiu akcji serca na zawołanie, ale to nie szokuje, w pewnym zakresie każdy to potrafi. Ja przynajmniej tak. No, zweryfikowany jest też pozytywny wpływ medytacji na proces zdrowienia. Słaby, ale znaczący statystycznie - nie pamiętam źródła, ale pamiętam dane.

[minnie_the_moocher]

W przyszlosci czeka mnie doglebna cytofizjologia ale dobrze bylo dowiedziec sie paru rzeczy teraz. Dziekuje.

Słyszałam o zwalnianiu akcji serca na zawołanie, ale to nie szokuje, w pewnym zakresie każdy to potrafi.

A czy ma szokowac? Maja proste zycie ktore wedlug mnie wlasnie nie powinno szokowac. Pozytywny wplyw na proces zdrowienia nie mogl byc raczej jakos wymiernie i dobrze jakosciowo zbadany. Zwolnic tempo bicia serca potrafil Jacques Mayol [temat ktorym wlasnie sie zajmuje]. Slyszalas o nim? Duzo czerpal ze wschodniej mysli [sam urodzil sie w Szanghaju]. Jako pierwszy osiagnal glebokosc 100 metrow w nurkowaniu bezdechowym [co prawda z uzyciem windy i balonu wypornosciowego ale bez akwalungu]. Teraz rekord wynosi ponad 200 metrow gdzie cisnienie hydrostatyczne wynosi 22 atmosfery. Wiesz jak na takiej glebokosci kurcza sie pluca? Mayol bedac w Andach [na 99% w Andach] podczas jednego z nurkowan jego serce bilo 10 razy na minute [odruch nurkujacego ssaka ale i nie tylko].
I dzieki jeszcze raz za wartosciowe odpowiedzi. Skonczylas studia czy jeszcze nie?

[AnnaWP]

raczej tak

[minnie_the_moocher]

Odświeżam nieco temat. Mam nadzieję że Anna i osoby jej podobne odpowiedzą na tę odezwę ].
Bez rozpisywania się - konkretne pytania:
1. Czy istnieją anaeroby wielokomórkowe?
2. Czy anaeroby obligatoryjne wchłaniają [kiedy wystawi się ich na takie tlenowe środowisko] tlen przez powierzchnię ciała i czy odbywa się to na zasadzie prostej dyfuzji? Jak wygląda droga ku śmierci takiego organizmu spowodowana przez działanie tlenu [z czym on się łączy co tworzy i na jakiej zasadzie itp.]?
3. Czym różnią się bezwzględne beztlenowców od beztlenowców aerotolerancyjnych [jednak nie wykorzystujących tlenu do celów energetycznych]?
4. Na jakiej zasadzie i jakie wynikają z tego różnice działania enzymów: katalaz, peroksydaz i dysmutaz?
Z góry dziękuje za jakiekolwiek informacje.