מה מטרת הנשימה?

אוורור ריאתי, המונח הרפואי לנשימה, קורה כאשר אוויר זורם לריאות בזמן השראה (שאיפה) ויוצא מהריאות בזמן התפוגה (נשיפה). תהליך טבעי וחיוני זה אינו דורש מחשבה ובדרך כלל מעט מאוד מאמץ. אבל הנשימה מורכבת הרבה יותר מאשר פשוט לומר: "נשום פנימה, נשום החוצה."

הנשימה מזיזה אוויר עשיר בחמצן מהריאות ומחוצה לה. הנשימה מתארת ​​כיצד תאים משתמשים בחמצן לשחרור אנרגיה, מייצרים ומוציאים פחמן דו חמצני כמוצר פסולת.

זה אולי לא מובן מאליו, אבל נשימה היא למעשה חלק בלתי נפרד מתהליך חילוף החומרים. רוב האורגניזמים הרב-תאיים על פני כדור הארץ, גם אלה ללא ריאות או מבנים דמויי ריאה, משתמשים באספקה ​​השופעת של חמצן ופחמן דו-חמצני באטמוספירה כדי לסייע בהנפקת ייצור האנרגיה. זה נכון לגבי צמחים וחרקים וצורות חיים רבות אחרות.

כאשר בני אדם נושמים פנימה, שתי הריאות משני צידי הלב מתרחבות כלפי חוץ כדי לאפשר לחמצן להיכנס. בתוך הריאות שקיות קטנות המורכבות מאשכולות של alveoli, העטופות בכלי דם. כאן חמצן מתפזר לדם בתמורה לפחמן דו חמצני, הקושר להמוגלובין. ארבע מולקולות חמצן יכולות להיקשר לתא דם אדום יחיד. לאחר מכן נשאב החמצן ללב דרך עורק הריאה ונשלח לשאר חלקי הגוף.

עד מהרה חמצן נכנס לנימי רקמות ומתפזר באופן פסיבי לכל תא בגלל ריכוז החמצן הנמוך יותר בקרום התא. חמצן מועבר למיטוכונדריון, שהוא כמעט כמו תחנת הכוח של התא, ממש בסוף התהליך המטבולי. לאחר שכבר הניענו את ייצור ה- ATP, נושא האנרגיה העיקרי, אלקטרונים חופשיים ויוני מימן (חלקיקי טעינה של מימן) זקוקים למשהו שייקשר אליו, אחרת התהליך כולו יטחן אל לַעֲצוֹר. חלקיקים אלה יכולים להיקשר באופן חופשי לחמצן, וליצור מים כתוצר לוואי.

מוקדם יותר בתהליך חילוף החומרים נוצר פחמן דו-חמצני כתוצר לוואי עקב סידור מתמיד של מולקולות. פחמן דו חמצני חייב לעזוב את הגוף, ולבצע מסע הפוך מאוד מזה שעבר חמצן. הגז מתפזר החוצה מהתא וישירות לפלזמה בדם באמצעות נימים כצורה של יון ביקרבונט. כשהוא מגיע לריאות, מחליפים אותו בחמצן ואז מוציאים אותו לאוויר.

מכיוון שייצור אנרגיה הוא פעילות כמעט קבועה בתאים, הנשימה היא גם כמעט קבועה (יש בעלי חיים כמו לווייתנים שיכולים לחסוך בחמצן לפרקי זמן ארוכים). המשמעות היא שפעילות מלחיצה ומאומצת מגבירה את קצב הנשימה וזרימת הדם במטרה להכניס חמצן לתאים לייצור אנרגיה גבוה יותר. שיעור זה מווסת בקפידה על ידי המוח.