Глава 1
Кислород — основа высокоорганизованной жизни
Кислородное дыхание как энергетический источник жизни
«Жизнь — это способ существования белковых тел, представляющий собой особую форму движения материи. Характерной особенностью всякого живого тела является постоянный обмен веществ с окружающей средой».
Так в работе «Диалектика природы» Ф. Энгельс еще в конце ХІХ в. определил особую форму движения материи, возникающую как новое качество в процессе ее развития.
Сегодня наука о явлениях жизни — биология — пожалуй, самая значимая из всех наук.
В классическом учебнике общей биологии читаем:
«Живое тело извлекает из окружающей среды необходимые ему вещества и включает их в свой состав (уподобляет себе): этот процесс называется ассимиляцией. Одновременно с ассимиляцией происходит процесс распада частиц живого тела, то есть их разложение — диссимиляция. В единстве этих двух процессов совершается самообновление живого тела, с прекращением их наступает смерть».
И далее:
«Диссимиляция представляет собой процесс разрушения органических веществ, входящих в состав живых тел. В результате диссимиляции осуществляется обновление живого вещества и доставляется энергия, необходимая для всех жизненных процессов. В основе диссимиляции лежат окислительно-восстановительные реакции, протекающие обычно при участии кислорода. Основные формы диссимиляции — дыхание и брожение».
И ниже:
«Дыхание — это процесс окисления органических веществ у большинства животных и растительных организмов, являющийся основным источником необходимой для их жизни энергии. Внешнее проявление дыхания — обмен газов с окружающей атмосферой, то есть поглощение из нее кислорода и выделение в нее углекислоты».
Поскольку человеческая особь — тоже живое тело, она, то ли зная основы биологии, то ли просто так, по надобности, потребляет пищу и кислород из воздуха. И в полном соответствии с наукой выделяет в окружающую среду углекислый газ, воду и все то, что оказалось ему, то есть живому организму, ненужным или вредным.
Человек в сутки съедает 200–300 г пищи в пересчете на сухое вещество. Воды в составе пищи и питья он может потребить 2–5 л, а в некоторых условиях и больше. Пища, как мы знаем, нужна для обеспечения тела «строительным материалом» и энергией. Неиспользованная часть пищи и продукты ее распада удаляются из организма выделительной системой. Вода в организме играет вспомогательную роль и в нем не задерживается и не накапливается. Вся вода, полученная с пищей и питьем, пройдя в организме определенный путь, рано или поздно из него выводится.
Мы употребляем 200–300 г пищи в сутки и много воды. А сколько кислорода из воздуха за это же время усваивает человек? Ответ для многих будет неожиданным: от одного до двух килограммов! Простой расчет А. Л. Чижевского убедит нас в этом.
Объем воздуха, проходящий через легкие человека за сутки:
V = 0,35 × 16 × 1440 = 8000 л = 8 м3,
где 0,35 л — объем воздуха в одном вдохе, 16 — число вдохов человека в спокойном состоянии в 1 минуту, 1440 — число минут в сутках.
Таким образом, через легкие человека за сутки проходит около 8 м3 воздуха. В атмосфере 23 % (по весу) кислорода. В выдыхаемом человеком воздухе его остается 15 %. Зная, что м3 воздуха весит 1,3 кг, путем несложных вычислений можно определить массу кислорода, который усваивается организмом человека за сутки. Получится приблизительно 1 кг.
Замечу, что это — в «спокойном состоянии». Если человек занят тяжелым физическим трудом, то для обеспечения повышенных энергозатрат суточное потребление кислорода (и, конечно же, пищи) увеличивается. Почему так происходит, все знают. Поскольку дыхание — это окисление, веществ пищи, то фактически живой организм для получения энергии «сжигает» в себе органическое «топливо›› в атмосферном кислороде. Чтобы получить больше энергии, нужно больше «топлива» и воздуха. Но просто «сжиганием топлива» дело не ограничивается.
С точки зрения химика, живой организм представляет собой химический реактор, в котором идут процессы разложения и синтеза различных веществ. Вернее, это химический комбинат из огромного количества реакторов, в которых вещества, синтезированные в одном из них, являются исходными для другого и наоборот. Огромного потому, что только белков в организме человека синтезируется более 50 000.