Mis on hingamise eesmärk?

Kopsu ventilatsioon, meditsiiniline termin hingamiseks, toimub siis, kui õhk voolab sissehingamisel (sissehingamisel) kopsudesse ja väljahingamisel (väljahingamisel) kopsudest välja. See loomulik ja hädavajalik protsess ei vaja mõtlemist ja tavaliselt väga vähe vaeva. Kuid hingamine on palju keerulisem kui lihtsalt öelda: "Hinga sisse, hinga välja".

Hingamine liigutab hapnikurikast õhku kopsudest sisse ja välja. Hingamine kirjeldab, kuidas rakud kasutavad hapnikku energia eraldamiseks, tekitades ja väljutades jääkainena süsinikdioksiidi.

See ei pruugi olla enesestmõistetav, kuid hingamine on tegelikult ainevahetusprotsessi lahutamatu osa. Enamik Maa mitmerakulisi organisme, isegi ilma kopsude või kopsuta struktuurita, kasutavad atmosfääri rohkesti hapnikku ja süsinikdioksiidi, et aidata energiat toota. See kehtib taimede ja putukate ning paljude teiste eluvormide kohta.

Inimeste sissehingamisel laienevad mõlemad südame mõlemal küljel olevad kopsud väljapoole, võimaldades hapnikku siseneda. Kopsudes on väikesed kotikesed, mis koosnevad alveoolide kobaratest, mis on mähitud veresoontesse. Siin difundeerub hapnik verre vastutasuks süsinikdioksiidi eest, seondudes hemoglobiiniga. Neli hapniku molekuli võivad seonduda ühe punase verelibledega. Seejärel pumbatakse hapnik kopsuarteri kaudu südamesse ja saadetakse ülejäänud kehasse.

Varsti siseneb hapnik koe kapillaaridesse ja difundeerub passiivselt igasse rakku tänu hapniku madalamale kontsentratsioonile rakumembraanis. Hapnik toimetatakse mitokondrioni, mis on umbes nagu raku jõujaam, ainevahetusprotsessi lõpus. Olles juba juhtinud peamise energiakandja, vabade elektronide ja vesinikioonide ATP tootmist (vesiniku laetud osakesed) vajavad midagi seondumiseks, muidu kogu protsess jahvatatakse a-ni peatu. Need osakesed võivad vabalt hapnikuga seonduda, tekitades kõrvalproduktina vett.

Ainevahetusprotsessi alguses tekkis süsinikdioksiid kõrvalsaadusena molekulide pideva ümberkorralduse tõttu. Seejärel peab süsinikdioksiid kehast lahkuma, võttes ette teekonna, mis on palju vastupidine sellele, mille hapnik läbis. Gaas difundeerub vesinikkarbonaat-iooni kujul kapillaaride kaudu rakust välja ja otse vereplasmasse. Kopsudesse jõudes vahetatakse see hapniku vastu ja väljutatakse seejärel õhku.

Kuna energia tootmine on rakkudes peaaegu pidev tegevus, on ka hingamine peaaegu pidev (mõned loomad, näiteks vaalad, võivad pikka aega hapnikku säästa). See tähendab, et stressirohke ja pingutav tegevus suurendab hingamise ja verevoolu kiirust, et hapnikku rakkudesse suurema energia tootmiseks saada. Seda määra reguleerib aju hoolikalt.