Lichaamscellen gebruiken zuurstof om energie die is opgeslagen in voedsel over te brengen naar een bruikbare vorm. Dit proces, dat cellulaire ademhaling wordt genoemd, stelt de cellen in staat om energie te gebruiken om vitale functies uit te voeren zoals het aandrijven van spieren (inclusief onwillekeurige spieren zoals het hart). Zonder zuurstof kunnen cellen een beperkte periode functioneren; langdurige zuurstofuitputting leidt tot celdood en uiteindelijk de dood van het organisme.

Glycolyse

Cellen gebruiken zuurstof om te helpen bij cellulaire ademhaling. Dit type ademhaling, aërobe celademhaling genoemd, zet opgeslagen energie om in een bruikbare vorm. De eerste fase van aërobe celademhaling, glycolyse, kan zonder zuurstof worden uitgevoerd. Als zuurstof echter niet aanwezig is, kan cellulaire ademhaling niet verdergaan dan deze fase.

Bij glycolyse wordt glucose omgezet in een koolstofgebaseerd molecuul dat pyruvaat wordt genoemd. Twee moleculen adenosinse tri-fosfaat (ATP), een nucleotide dat energie aan cellen levert, worden tijdens dit proces gegenereerd.

Pyruvaat wordt verder afgebroken tot losse koolstof en waterstof, die kunnen worden gecombineerd met zuurstof om koolstof te vormen dioxide en NADH (een elektronentransportmolecuul). Als er geen zuurstof is, gaat het afgebroken pyruvaat door een proces dat fermentatie wordt genoemd en dat melkzuur produceert.

Elektronen-transportketen

Zuurstof is belangrijk voor de derde stap van de aërobe celademhaling fiets. Tijdens deze stap dragen elektronentransportmoleculen elektronen naar de cellen, waar ze worden geoogst en gebruikt voor ATP-productie. Nadat de elektronen zijn gebruikt, combineren ze met zuurstof en waterstof om water te vormen en worden ze uit het lichaam geëlimineerd.

Als er tijdens deze stap geen zuurstof was, zouden er elektronen in het systeem worden opgebouwd. Binnenkort zou de elektronentransportketen verstopt raken en zou de ATP-productie stoppen. Dit zou leiden tot celdood en de dood van het organisme.

Hemoglobine

Hemoglobine, of rode bloedcellen, zijn voornamelijk zuurstoftransporteurs. Deze cellen ontvangen zuurstof als lucht wordt ingeademd via de longen. Zuurstof bindt zich aan deze cellen, die het vervolgens naar het hart dragen. Het hart circuleert het zuurstofrijke bloed naar cellen door het hele lichaam tijdens het proces van cellulaire ademhaling.

Tijdelijke deprivatie

Tijdens het sporten kan het lichaam zuurstof sneller uitputten dan het naar de cellen kan brengen. Dit veroorzaakt een tijdelijke zuurstofgebrek. Spiercellen kunnen anaërobe (airless) ademhaling uitvoeren gedurende een beperkte tijd wanneer dit gebeurt. Anaërobe ademhaling produceert melkzuur, dat zich ophoopt in de spieren, waardoor krampen en vermoeidheid ontstaan.

Deprivation and Death

Als cellen lange tijd geen zuurstof meer hebben, kan het organisme niet overleven. Elektronen bouwen zich op in het elektronentransportsysteem en stoppen de productie van ATP. Zonder ATP kunnen cellen geen vitale functies uitvoeren, zoals het kloppen van het hart en het in en uit bewegen van de longen. Het organisme zal snel het bewustzijn verliezen en zal sterven als zuurstof niet snel wordt hersteld.