Обходим кислород значит организм. Значение кислорода в жизни человека Кислород —

Кислород — необходимейший для жизни элемент — в больших концентрациях может, стать ядом, губительным для клеток.

Длительное пребывание человека в атмосфере с повышенным парциальным давлением кислорода (подводных домах, барооперационных камерах повышенного давления, гондолах, стратостатах, гидростатах, кабинах космических кораблей) потребовало решения практически лажного вопроса о допустимой границе парциального, давления кислорода и времени его безвредного воздействия на организм. Вскоре после начала использования кислорода для дыхания легководолазов, погружающихся.под воду с дыхательными аппаратами, были зарегистрированы случаи острого кислородного отравления. При подводной работе в изолирующем аппарате отравление кислородом возможно тогда, когда легководолаз погружается на относительно большую глубину. О вредном влиянии повышенного парциального давления кислорода на организм следует хорошо помнить также при использовании его для профилактики декомпрессионной болезни. Мы уже говорили, что при подъеме водолазов с больших глубин можно применять кислород для сокращения времени декомпрессии.

Урежение дыхательных движений

Следует знать, что при пребывании человека в условиях повышенных концентраций кислорода (в кислородных палатках, кислородных камерах-операционных, рекомпрессиониых камерах), кроме проникновения газа в организм через легкие (ингаляционно), он поглощается и через кожу. Разумеется, газообмен через кожу происходит всегда и в обычных условиях, хотя доля его в общем балансе незначительна, так как общая поверхность тела намного меньше суммарной площади контакта кислорода с кровью в альвеолах. Однако значение дыхания через кожу особенно возрастает при повышении парциального давления кислорода в окружающем воздухе.

Характерной реакцией дыхательной системы на вдыхание повышенных концентраций кислорода является урежение дыхательных движений и уменьшение минутного объема дыхания. Ослабление внешнего дыхания является в целом компенсаторной реакцией, направленной на значительное уменьшение поступления кислород да в организм. Отрицательной стороной такой компенсации следует признать накопление углекислого газа в организме, которое, как правило, усугубляется проявлением кислородного отравления, ибо при этом расширяются сосуды головного мозга и увеличивается его кровоснабжение с. высоким напряжением кислорода.

При парциальном давлении кислорода во вдыхаемом воздухе не более 3 атм наблюдается легочная форма отравления, при которой на первое место выступает воспалительное поражение легких. В результате может возникнуть бронхопневмония с последующим выключением из внешнего газообмена части дыхательной поверхности легких. В тяжелых случаях отравления выпотная жидкость заполняет все легочные альвеолы.

Живительный газ

При парциальном давлении кислорода во вдыхаемом воздухе выше 3 атм наблюдается судорожная форма отравления, характеризующаяся типичными судорогами, по внешнему проявлению напоминающими эпилептический приступ. Парциальное давление кислорода, при котором могут появиться судорожные припадки, принято называть критическим давлением. При этом давлении содержание кислорода, фактически растворенного в Организме, бывает достаточным для покрытия потребности тканей, и гемоглобин красных кровяных телец перестает быть необходимым как переносчик кислорода.

Живительный газ, без которого существование человека невозможно, в чрезмерно больших дозах становится опасным ядом.

Открытие кислорода произошло дважды, во второй половине XVIII столетия с разницей в несколько лет. В 1771 году кислород получил швед Карл Шееле, нагревая селитру и серную кислоту. Полученный газ был назван «огненным воздухом». В 1774 английский химик Джозеф Пристли проводил процесс разложения оксида ртути в полностью закрытом сосуде и открыл кислород, но принял его за ингредиент воздуха. Только после того, как Пристли поделился своей находкой с французом Антуаном Лавуазье, стало понятно, что открыт новый элемент (calorizator). Пальма первенства данного открытия принадлежит Пристли потому, что Шееле опубликовал свой научный труд с описанием открытия лишь в 1777 году.

Кислород является элементом XVI группы II периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, имеет атомный номер 8 и атомную массу 15,9994. Принято обозначать кислород символом О (от латинского Oxygenium - порождающий кислоту). В русском языке название кислород стало производным от кислоты , термина, который был введён М.В. Ломоносовым.

Нахождение в природе

Кислород является самым распространённым элементом по нахождению в земной коре и Мировом океане. Соединения кислорода (в основном - силикаты) составляют не менее 47% массы земной коры, кислород вырабатывается в процессе фотосинтеза лесами и всеми зелёными растениями, большая часть приходится на фитопланктон морских и пресных вод. Кислород - обязательная составная часть любых живых клеток, также находится в большинстве веществ органического происхождения.

Физические и химические свойства

Кислород - лёгкий неметалл, состоит в группе халькогенов, имеет высокую химическую активность. Кислород, как простое вещество, представляет собой газ без цвета, запаха и вкуса, имеет жидкое состояние - светло-голубая прозрачная жидкость и твёрдое - светло-синие кристаллы. Состоит из двух атомов кислорода (обозначается формулой О₂).

Кислород участвует в окислительно-восстановительных реакциях. Живые существа дышат кислородом воздуха. Широко используется кислород в медицине. При сердечнососудистых заболеваниях, для улучшения обменных процессов, в желудок вводят кислородную пену («кислородный коктейль»). Подкожное введение кислорода используют при трофических язвах, слоновости, гангрене. Для обеззараживания и дезодорации воздуха и очистки питьевой воды применяют искусственное обогащение озоном.

Кислород - основа основ жизнедеятельности всех живых организмов на Земле, является основным биогенным элементом. Находится в составе молекул всех важнейших веществ, которые отвечают за структуру и функции клеток (липиды, белки, углеводы, нуклеиновые кислоты). Каждый живой организм содержит гораздо больше кислорода, чем какого-либо элемента (до 70%). Для примера, организм взрослого среднестатического человека массой 70 кг содержит 43 кг кислорода.

Кислород поступает в живые организмы (растения, животные и человек) благодаря органам дыхания и поступлению воды. Помня о том, что в организме человека самый главный орган дыхания - это кожа, становится понятно, сколько кислорода может получать человек, особенно летом на берегу водоёма. Определить потребность человека в кислороде достаточно сложно, ведь она зависит от многих факторов - возраст, пол, масса и поверхность тела, система питания, внешняя среда и т.д.

Применение кислорода в жизни

Кислород применяется практически повсеместно - от металлургии до производства ракетного топлива и взрывчатых веществ, применяемых для дорожных работах в горах; от медицины до пищевой промышленности.

В пищевой промышленности кислород зарегистрирован в качестве пищевой добавки , как пропеллент и упаковочный газ.

Не только пониженное, но и повышенное Р02, которое наблюдается у здорового человека во время некоторых видов трудовой деятельности (работники кессонов), а у больного - во время кислородной терапии (лечение в камерах повышенного давления кислорода) оказывает влияние на организм . Действие повышенного Р02 зависит как от его уровня, так и от длительности пребывания человека в атмосфере с повышенным содержанием кислорода. Если давление кислорода не превышает 200 мм рт. ст., то в ней можно находиться в течение 14 - 30 дней без выраженных отрицательных последствий, если давление достигнет 800 мм рт. ст., то безопасное время пребывания в этой атмосфере сократится до нескольких часов; при давлении 400 мм рт. ст. оно увеличивается до нескольких суток.

Почему же невозможно длительное пребывание человека в кислородной атмосфере? Прежде всего, чистый кислород оказывает токсическое действие на дыхательный эпителий - слизистую оболочку носа, глотки, трахеи, бронхов, альвеол. При вдыхании его в носу, носоглотке и трахее появляется сухость. Поэтому когда при острой необходимости больным дают дышать кислородом из подушки либо из баллона, на мундштук редуктора накладывают смоченную водой марлю.

При повышенном Р02 в воздухе легкие переполняются кровью, в них может развиваться воспаление . Ухудшается диффузия кислорода из легких в кровь , поэтому в крови его будет мало, и проявится такое же кислородное голодание , как и при низком давлении. Кроме этого, из-за нарушения газообмена между альвеолярным воздухом и кровью в ней будет удерживаться избыток углекислого газа, ее реакция станет кислой, нарушится ионное равновесие между плазмой крови и эритроцитами. Развивающийся ацидоз (сдвиг кислотно-щелочного равновесия крови в кислую сторону) резко ухудшает состояние здоровья.

Чистый кислород оказывает токсический эффект на клетки , связанный с образованием соединений. Токсическое действие кислорода проявляется в том, что он непосредственно угнетает клеточные ферменты , от активности которых зависят обменные реакции в клетках. Это было доказано в опытах с одноклеточным организмом - хлореллой, аэробом, добывающим энергию в результате окислительных процессов, т. е. с участием кислорода. Она погибает в атмосфере чистого кислорода. Чистый кислород угнетает новообразование эритроцитов и других клеток.

В опытах на крысах-самцах было показано, что если поддерживать повышенное напряжение кислорода в одном яичке в течение 1 - 2 сут, наступает полная дегенерация, тогда как в яичке, где Р02 сохранялось обычным, физиологическая активность не нарушалась.

Кислород под давлением оказывает токсическое действие на центральную нервную систему. Внешнее его проявление - общие судороги . При высоком Р02 нарушается функция всего управляющего аппарата, прекращается от хеморецепторов, они практически выключаются из контуров управления вентиляцией, кровообращением.

Хотя в нормальных условиях существования живые существа на Земле не встречаются с действием Р02, для предупреждения неблагоприятного его действия в процессе эволюции в организме выработались механизмы защиты: клетки высших организмов обладают высокой и активностью. Фермент , активирующий окислительные процессы с образованием, которые обладают высокой окислительной активностью, каталаза - фермент, ускоряющий разложение токсичных для организма водорода на воду и кислород. Некоторые ученые высказывают даже мнение о том, что существующее содержание (концентрация и парциальное давление) кислорода на уровне моря оказывает в какой-то мере токсическое действие на все живые организмы. В качестве факторов, подкрепляющих эту точку зрения, приводится особая пышность растений альпийских лугов (высота 1500 - 2500 м над уровнем моря), большие размеры новорожденных животных, находившихся в утробе самок, подвергавшихся действию пониженного барометрического давления в барокамере, предпочтение среды обитания с несколько меньшим Р02, чем на уровне моря. Так, белым крысам была предоставлена возможность выбора воздушной среды с различным Р02 - нормальным, повышенным и пониженным. Животные собрались в камере с несколько пониженным Р02. Такое предпочтение слегка среды можно объяснить эйфорией, т. е. тем, что первая реакция на снижение Р02 - нарушение Него торможения и смещение равновесия между нервными процессами в сторону возбуждения (как и при легком опьянении), которое доставляет удовольствие животным.

Против мнения о токсичности нормального Р02 нашей среды свидетельствуют, однако, многочисленные факты, прежде всего - отставание в физическом и половом развитии уроженцев и постоянных жителей среднегорья, снижение физической и умственной работоспособности у лиц даже на небольших высотах (1500 - 2000 м н. у. м.), ухудшение состояния организма при малокровии, при сердечнососудистых и других заболеваниях, сопровождающихся кислородной недостаточностью. И самым убедительным доказательством относительной безвредности кислорода является положительный эффект кислородной терапии. Вдыхание кислорода из кислородных подушек или баллонов спасает жизнь тяжелобольным, введение его через пищевод в желудок успешно используется для борьбы с глистами, поглощение кислородной пены улучшает функцию печени и обмен веществ в организме. Кислород под давлением успешно используется для проведения особо трудных операций на сердце и сосудах. В каждом конкретном случае для кислородной терапии подбирают соответствующее Ра02 и сроки пребывания в атмосфере с повышенным РС02.