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体細胞は酸素を使用して、食物に保存されているエネルギーを使用可能な形に変換します。細胞呼吸と呼ばれるこのプロセスにより、細胞はエネルギーを利用して筋肉（心臓などの不随意の筋肉を含む）や細胞内外への物質の移動などの重要な機能を実行できます。体内に酸素がなければ、細胞は限られた期間機能します。長期の酸素欠乏は細胞死につながり、最終的には生物の死につながります。
呼吸における解糖
細胞は酸素を使用して細胞呼吸を助けます。好気性細胞呼吸と呼ばれるこのタイプの呼吸は、主に中間体を介してグルコースと酸素を反応させることにより、蓄積されたエネルギーを使用可能な形に変換します。好気性細胞呼吸の最初の段階である解糖は、酸素なしで実行できます。ただし、酸素が存在しない場合、細胞呼吸はこの段階を超えて継続できません。
解糖系では、グルコースはピルビン酸と呼ばれる炭素ベースの分子に変換されます。この過程で、細胞にエネルギーを供給するヌクレオチドであるアデノシン三リン酸（ATP）の2つの分子が生成されます。
ピルビン酸はさらに緩やかな炭素と水素に分解され、酸素と結合して二酸化炭素とNADH（電子輸送分子）を生成します。酸素が存在しない場合、分解されたピルビン酸は発酵と呼ばれるプロセスを経て、乳酸が生成されます。
電子輸送チェーン
酸素は、好気性細胞呼吸サイクルの3番目のステップにとって重要です。このステップの間に、電子輸送分子は細胞に電子を運び、そこで細胞は収穫されてATP産生に使用されます。電子が使用された後、それらは酸素と水素と結合して水を形成し、身体から排除されます。
このステップ中に酸素が存在しない場合、システム内に電子が蓄積されます。すぐに電子輸送チェーンが詰まり、ATPの生産が停止します。これは、細胞死と生物の死につながります。
血液中のヘモグロビン
ヘモグロビン、または赤血球は、主に酸素の輸送体です。これらの細胞は、肺から空気が吸い込まれると酸素を受け取ります。酸素はこれらの細胞に結合し、細胞はそれを心臓に運びます。心臓は細胞呼吸の過程で酸素化された血液を体中の細胞に循環させます。
一時的な剥奪
運動するとき、体は細胞に取り込まれるよりも速く酸素を使い果たします。これは一時的な酸素欠乏を引き起こします。筋肉細胞は、これが起こると、限られた時間だけ嫌気性（空気のない）呼吸を行うことができます。嫌気性呼吸は乳酸を生成し、それが筋肉内に蓄積し、けいれんや疲労を引き起こします。
剥奪と死
細胞が長期間酸素を奪われると、生物は生き残れません。電子は電子輸送システムに蓄積され、ATPの生成を停止します。 ATPがなければ、細胞は心臓の鼓動を維持したり、肺を出し入れするなどの重要な機能を実行できません。生物はすぐに意識を失い、酸素がすぐに回復しないと死にます。