Qual è lo scopo della respirazione?

La ventilazione polmonare, il termine medico per la respirazione, si verifica quando l'aria fluisce nei polmoni durante l'inspirazione (inalazione) e fuori dai polmoni durante l'espirazione (espirazione). Questo processo naturale ed essenziale non richiede alcun pensiero e di solito pochissimo sforzo. Ma respirare è molto più complesso del semplice dire: "Inspira, espira".

La respirazione sposta l'aria ricca di ossigeno dentro e fuori i polmoni. La respirazione descrive come le cellule usano l'ossigeno per rilasciare energia, generando ed espellendo l'anidride carbonica come prodotto di scarto.

Potrebbe non essere ovvio, ma la respirazione è in realtà parte integrante del processo metabolico. La maggior parte degli organismi multicellulari sulla Terra, anche quelli senza polmoni o strutture simili ai polmoni, utilizzano l'abbondante fornitura di ossigeno e anidride carbonica nell'atmosfera per alimentare la produzione di energia. Questo è vero per le piante, gli insetti e molte altre forme di vita.

Quando gli esseri umani inspirano, entrambi i polmoni su entrambi i lati del cuore si espandono verso l'esterno per consentire all'ossigeno di entrare. All'interno dei polmoni ci sono piccole sacche composte da grappoli di alveoli, che sono avvolti in vasi sanguigni. Qui l'ossigeno si diffonde nel sangue in cambio di anidride carbonica, legandosi all'emoglobina. Quattro molecole di ossigeno possono legarsi a un singolo globulo rosso. L'ossigeno viene quindi pompato al cuore attraverso l'arteria polmonare e inviato al resto del corpo.

Presto l'ossigeno entra nei capillari dei tessuti e si diffonde passivamente in ciascuna cellula a causa della minore concentrazione di ossigeno all'interno della membrana cellulare. L'ossigeno viene consegnato al mitocondrio, che è una specie di centrale elettrica della cellula, alla fine del processo metabolico. Avendo già guidato la produzione di ATP, il principale vettore energetico, elettroni liberi e ioni idrogeno (particelle cariche di idrogeno) hanno bisogno di qualcosa a cui legarsi, altrimenti l'intero processo si ridurrà a a fermare. Queste particelle possono legarsi liberamente all'ossigeno, creando acqua come sottoprodotto.

All'inizio del processo metabolico, l'anidride carbonica è stata creata come sottoprodotto a causa del costante riarrangiamento delle molecole. L'anidride carbonica deve poi lasciare il corpo, intraprendendo un viaggio che è molto l'opposto di quello che ha fatto l'ossigeno. Il gas si diffonde fuori dalla cellula e direttamente nel plasma sanguigno attraverso i capillari sotto forma di ione bicarbonato. Quando raggiunge i polmoni, viene scambiato con ossigeno e quindi espulso nell'aria.

Poiché la produzione di energia è un'attività quasi costante nelle cellule, anche la respirazione è quasi costante (alcuni animali come le balene possono conservare l'ossigeno per lunghi periodi di tempo). Ciò significa che l'attività stressante e faticosa aumenta il tasso di respirazione e il flusso sanguigno per ottenere ossigeno nelle cellule per una maggiore produzione di energia. Questa velocità è attentamente regolata dal cervello.