Клеточное чувство кислорода

Как клетки адаптируются к изменениям концентрации кислорода?

Наука и жизньНаука

Клеточное чувство кислорода

Нобелевская премия по физиологии и медицине присуждена Уильяму Кэлину-младшему (США), Питеру Рэтклиффу (Великобритания) и Греггу Семензе (США) за открытие механизмов, посредством которых клетки адаптируются к изменениям концентрации кислорода

Кирилл Стасевич

Нынешняя Нобелевская премия по физиологии и медицине кажется на редкость понятной: её дали исследователям, которые описали, как клетки реагируют на недостаток кислорода. Нам ли не знать, что такое нехватка кислорода: достаточно пробежать на скорость сотню метров, чтобы почувствовать это каждой клеточкой тела. Но, как обычно в природе бывает, давно знакомое и всем привычное оказывается довольно сложным, стоит только присмотреться к нему повнимательнее.

Кислород нужен человеку и животным для того, чтобы получать энергию. Энергия необходима клеткам, чтобы синтезировать белки, нуклеиновые кислоты и другие биомолекулы, чтобы строить внутриклеточные органеллы, чтобы размножаться и жить. Энергию мы получаем из пищи — из углеводов, жиров, белков. Клетки расщепляют их до более простых соединений, и в конце концов питательные вещества оказываются в митохондриях — клеточных органеллах, где окисляются кислородом. Эти окислительные реакции называются клеточным дыханием. (Немецкий биохимик Отто Варбург, который изучал ферменты клеточного дыхания, получил за свои исследования Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1931 году.) Энергия, высвобождаемая при окислении, запасается в химических связях макроэргических молекул, в первую очередь в связях аденозинтрифосфата (АТФ). Макроэргические химические связи легко разорвать, направив высвободившуюся энергию на нужный процесс. То есть кислород нужен для того, чтобы обеспечить клетки энергией в доступной форме. Конечно, есть и другие биохимические процессы, которые не могли бы идти без кислорода, но энергетические реакции в митохондриях среди них самые главные — по крайней мере в клетках животных. И раз кислород настолько важен, должны быть механизмы, которые позволяли бы следить за его концентрацией и помогали бы организму как-то приспосабливаться, если кислорода вдруг начинает не хватать.

Дефицит кислорода обычно ассоциируется с экстремальными условиями, например с подъёмом высоко в горы. Но на самом деле содержание кислорода меняется постоянно в разных тканях в зависимости от того, как работают их клетки. Если клетка усердно трудится, то и кислорода она будет потреблять много. Самый простой пример — тяжёлая физическая работа, ведь при мышечных усилиях тоже тратится энергия. При физических нагрузках требуется, с одной стороны, быстро отрегулировать метаболизм, чтобы не дать клетке умереть от недостатка энергии (то есть нужно «прикрутить» энергоёмкие процессы), а с другой стороны, по возможности усилить приток кислорода. И мы все хорошо знаем, каким способом тело усиливает приток кислорода к тканям: учащённым дыханием. За исследования этого механизма, кстати, тоже дали Нобелевскую премию: в 1938 году, бельгийскому физиологу Корнею Хеймансу. Он вместе с коллегами показал, как недостаток кислорода в крови действует на рецепторы в сонных артериях и как сигнал от рецепторов, названных каротидными тельцами, идёт по нервам в мозг, а мозг уже стимулирует дыхание.

Но одним учащением дыхания не обойтись. Чтобы донести кислород из лёгких в ткани, требуются гемоглобин и эритроциты. О том, что уровень эритроцитов в крови зависит от некоего гормона, физиологи говорили ещё в начале XX века. Гормон получил название «эритропоэтин». Удалось выяснить, что он синтезируется специальными клетками почек (позднее установили, что это происходит также в печени и мозге) и стимулирует формирование эритроцитов в костном мозге. К середине 80-х годов XX века удалось экспериментально показать, что гипоксия стимулирует ген эритропоэтина в клетках почек.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Поэт в жизни или Счастливый неудачник… Поэт в жизни или Счастливый неудачник…

О литературном герое Илье Ильиче Обломове

Наука и жизнь
«Еврейского бизнеса не существует»: Александр Борода о помощи миллиардеров, клане Ротшильдов и антисемитизме «Еврейского бизнеса не существует»: Александр Борода о помощи миллиардеров, клане Ротшильдов и антисемитизме

Александр Борода рассказал о «кошерных» инвестициях

Forbes
Борьба с «врагами народа» Борьба с «врагами народа»

От древнеримских проскрипций до наших дней

Наука и жизнь
«Мы не Intel» «Мы не Intel»

Генеральный директор Baikal Electronics: о новом процессоре

Эксперт
Сила есть Сила есть

Создание одной из самых успешных франшиз без магии, вероятно, не обошлось

Вокруг света
Саша Today Саша Today

Александра Бортич восхитительна в своей непредсказуемости

Esquire
Лена Горностаева Лена Горностаева

Какую часть мужского тела Лена Горностаева считает самой сексуальной?

Playboy
Игорь Миркурбанов: «До Собчак и Богомолова в этом катафалке никого не возили» Игорь Миркурбанов: «До Собчак и Богомолова в этом катафалке никого не возили»

Актер Игорь Миркурбанов о своих отношениях со смертью и с четой Шеляговых

GQ
Вселенная известная и неизвестная Вселенная известная и неизвестная

Некоторые вопросы об устройстве Вселенной уже имеют ответы

Наука и жизнь
LADA XRAY Cross AT. Самое важное — это трансмиссия LADA XRAY Cross AT. Самое важное — это трансмиссия

Сегодня ребята из Тольятти всеми силами пытаются сломать стену стереотипов

4x4 Club
Микробы от похмелья Микробы от похмелья

Бактерии, которые способны утилизировать алкогольный токсин в кишечнике

Популярная механика
Что происходит с Джонни Деппом и почему фильм «Во всё тяжкое» — шанс актера искупить свои грехи Что происходит с Джонни Деппом и почему фильм «Во всё тяжкое» — шанс актера искупить свои грехи

Похоже, Джонии Деппу все-таки удастся выкарабкаться из болота

Esquire
Эволюция вселенной и открытие первой экзопланеты Эволюция вселенной и открытие первой экзопланеты

Нобелевский комитет обратил свой взор на работы, связанные с глубинами Вселенной

Наука и жизнь
Здоровое ли ваше питание? Как правильно читать этикетки на упаковке продуктов Здоровое ли ваше питание? Как правильно читать этикетки на упаковке продуктов

Как понять, будет ли продукт из сегмента "правильное питание" полезен?

СНОБ
Возраст несогласия Возраст несогласия

Как избегать проявлений эйджизма

GQ
Фанни Ардан: «Я хочу, чтобы со мной обращались, как с человеком, а не как с женщиной» Фанни Ардан: «Я хочу, чтобы со мной обращались, как с человеком, а не как с женщиной»

В интервью актриса рассказала о новой картине, феминизме, ностальгии

Forbes
Дополнительный налог — в факел Дополнительный налог — в факел

Минэнерго, нефтяники и химики выступают против возможного введения НДПИ на ПНГ

Эксперт
Значит, война: российские звезды, которые терпеть не могут друг друга Значит, война: российские звезды, которые терпеть не могут друг друга

Кто из российских знаменитостей не выносит друг друга?

Cosmopolitan
О давно назревавшем повороте О давно назревавшем повороте

Сигнал о начавшихся переменах на Украине поступил с газового фронта

Эксперт
Мужчины, которым не хочется секса Мужчины, которым не хочется секса

Если вам кажется, что партнер охладел, не спешите с выводами

Psychologies
Пощупать границы лояльности Пощупать границы лояльности

Кешбеки и проценты на остаток — это не более чем обдуманный маркетинговый прием

Эксперт
На дофаминовой игле На дофаминовой игле

Как мы, сами того не замечая, попадаем в дофаминовые сети

Здоровье
Когда патриотизм превращается в коллективный нарциссизм? Когда патриотизм превращается в коллективный нарциссизм?

Что такое коллективный нарциссизм?

Psychologies
Переплачивать не обязательно: как подобрать домашний роутер Переплачивать не обязательно: как подобрать домашний роутер

В наши дни сложно представить себе квартиру, в которой не было бы интернета

Популярная механика
10 поступков современников, которые возвращают веру в людей 10 поступков современников, которые возвращают веру в людей

Рассказываем невероятные истории о благородстве и альтруизме

РБК
Полезный и приятный: массаж головы для роста волос в домашних условиях Полезный и приятный: массаж головы для роста волос в домашних условиях

Массаж головы — лучшая процедура в домашних условиях для роста волос

Cosmopolitan
Водопровод преткновения Водопровод преткновения

Крупнейшая сделка на энергетическом рынка Европы застопорилась из-за водоканала

Эксперт
Вадим Мошкович Вадим Мошкович

Создатель школы «Летово» — об эндаумент-фонде, «слепом» поступлении и «плане Б»

Robb Report
Время мошенников: почему теперь россиянам станет сложнее сохранять деньги Время мошенников: почему теперь россиянам станет сложнее сохранять деньги

Банки начинают взимать плату за хранение евро

Forbes
Цена стены Цена стены

Почему разрыв между Восточной Германией и Западной так и не преодолен

Огонёк
Открыть в приложении