La maggior parte dei sistemi tecnologici è primitiva rispetto alla capacità del corpo umano di regolare con precisione numerose variabili critiche e intricati processi biologici. Questa notevole capacità di mantenere un ambiente interno coerente è indicata come omeostasi. Il sistema respiratorio, che comprende naso, bocca, polmoni e molti altri organi coinvolti nella respirazione, è coinvolto in vari aspetti importanti dell'omeostasi.
Ossigeno in ingresso, anidride carbonica in uscita
Il sistema respiratorio partecipa a una varietà di processi omeostatici e i due più importanti di questi sono il mantenimento del pH e la regolazione dello scambio di gas. Entrambe queste funzioni omeostatiche sono legate ai ruoli biochimici svolti dai due gas respiratori primari, l'anidride carbonica e l'ossigeno. L'ossigeno entra nel corpo come componente dell'aria che respiriamo e viene elaborato dai polmoni. L'anidride carbonica, prodotta come sottoprodotto del metabolismo cellulare, viaggia attraverso il flusso sanguigno fino ai polmoni e viene espirata.
Anidride carbonica e ossigeno
L'attività del corpo umano è una manifestazione del lavoro combinato di trilioni di cellule microscopiche. Il corpo ha bisogno di cibo per mangiare e aria per respirare e le esigenze delle singole cellule sono simili. La reazione fondamentale che consente la vita cellulare trasforma il glucosio e l'ossigeno in anidride carbonica, acqua ed energia. Questo è il motivo per cui l'apporto di ossigeno nel flusso sanguigno è un aspetto critico dell'omeostasi: con ossigeno insufficiente, le cellule non possono produrre energia. Anche l'anidride carbonica deve essere gestita con attenzione in modo che questo prodotto di scarto non si accumuli a livelli problematici. Inspirando ed espirando, il sistema respiratorio è in grado di assorbire ossigeno e rilasciare anidride carbonica, svolgendo quindi un ruolo dominante nello scambio gassoso omeostatico.
Il corretto pH
L'acidità o l'alcalinità di una sostanza viene misurata dalla scala del pH, che in genere va da 0 a 14. Molte strutture e processi biologici sono progettati per operare entro un ristretto intervallo di pH. Le proteine, ad esempio, subiscono cambiamenti strutturali dannosi se esposte a un ambiente con pH improprio. Il pH di qualsiasi sostanza dipende dalla sua concentrazione di ioni idrogeno. La concentrazione di ioni idrogeno nel sangue dipende dalla concentrazione di anidride carbonica, che è direttamente influenzata dal sistema respiratorio. Pertanto, il sistema respiratorio svolge un ruolo importante nel mantenere il flusso sanguigno umano al pH ottimale.
Ruoli respiratori aggiuntivi
Il sistema respiratorio partecipa a diversi altri processi legati alla capacità del corpo di rimanere costantemente sano e funzionale nonostante gli stress interni ed esterni. Il respiro esalato, che è caldo e contiene umidità, è un mezzo per regolare il contenuto di acqua del corpo e la temperatura interna, e il movimento dei polmoni contribuisce a una circolazione sanguigna ottimale. Il tratto respiratorio influenza la composizione del sangue che passa attraverso i polmoni e protegge il corpo dai numerosi microbi e contaminanti che vengono inalati insieme all'aria.