Регулиране на CO2 в тялото

Когато вашите клетки изгарят храна за енергия, те се оказват с въглероден диоксид като отпадъчен продукт. В крайна сметка белите ви дробове се грижат за тези отпадъци, като ги изхвърлят от вашата система. Но въглеродният диоксид е нещо повече от просто отпадъци; CO₂ концентрациите в кръвта Ви играят критична роля за поддържането на стабилно рН и помагат на тялото Ви да разбере колко често трябва да дишате.

Когато добавите капка хранителен оцветител към чаша вода, цветът постепенно се разпространява във водата, тъй като молекулите на багрилото се просмукват от зона с висока концентрация в зони с ниска концентрация. Тази естествена тенденция молекулите да се разпространяват от регион, където са концентрирани в регион, където не са, се нарича дифузия. Във вашето тяло въглеродният диоксид се произвежда от клетките в тъканите, така че кръвта, която се връща обратно в белите дробове, е богата на CO₂. Ето защо CO₂ дифузира от кръвта ви в белите дробове - концентрацията на CO₂ в кръвта е по-висока от концентрацията на CO2 във въздуха, който току-що сте вдишали.

Вашето тяло трябва да поддържа CO₂ концентрацията в белите дробове ниска, така че CO₂ ще дифузира от кръвта ви в белите дробове, а не обратното. За да направите това, трябва да издишате или издишате. Колко често трябва да издишвате зависи от това колко CO₂ Вашите тъкани произвеждат; трябва да издишвате много по-често, ако спринтирате, отколкото ако лежите заспали в леглото, например. Регионът на мозъка ви, наречен медула, регулира честотата на дишането ви, без да е необходима съзнателна мисъл от ваша страна. Той реагира на различни фактори, но един от най-важните е концентрацията на CO₂ в кръвта ти.

Въглеродният диоксид, разтворен във вода, може да реагира с водата, образувайки въглеродна киселина. В кръвта тази реакция се катализира или ускорява от ензим, наречен карбоанхидраза, така че се случва много бързо. Въглеродната киселина от своя страна може да се откаже от водороден йон, за да се превърне в бикарбонат. По-голямата част от въглеродния диоксид в кръвта ви се намира под формата на бикарбонат. Резултатът е, че увеличение на CO₂ концентрациите леко ще понижат рН на кръвта ви или ще я направят съвсем малко по-кисела, докато намаляването на CO₂ концентрациите ще го направят съвсем малко по-малко киселинен. Рецепторите на нервните клетки, които комуникират с медулата, могат да усетят съвсем леката промяна в pH свързани с тази дейност - и вашият мозък може да ви помогне да използвате тази информация, за да разберете кога имате нужда да диша.

Друга молекула, която играе критична роля в CO₂ регулирането е хемоглобин, същият протеин, който транспортира кислород в кръвта ви. Хемоглобинът може да поеме част от допълнителните водородни йони, отделяни от въглеродната киселина; след като разтовари кислородните си товари, хемоглобинът също може да поеме и да помогне за транспортирането на част от CO₂ както добре. Благодарение на хемоглобина и карбоанхидразата, само около 10 процента от въглеродния диоксид в кръвта ви всъщност присъства под формата на разтворен въглероден диоксид. Всички тези компоненти, които работят заедно, помагат да се поддържат стабилни концентрациите на въглероден диоксид и премахват този газ от вашата система.