Kāda ir elpošanas sistēmas loma homeostāzē?

Lielākā daļa tehnoloģisko sistēmu ir primitīvas, salīdzinot ar cilvēka ķermeņa spēju precīzi regulēt daudzus kritiskos mainīgos un sarežģītus bioloģiskos procesus. Šo ievērojamo spēju uzturēt konsekventu iekšējo vidi sauc par homeostāzi. Elpošanas sistēma - deguns, mute, plaušas un vairāki citi elpošanā iesaistītie orgāni - ir iesaistīta dažādos svarīgos homeostāzes aspektos.

Elpošanas sistēma piedalās dažādos homeostatiskos procesos, un divi no tiem vissvarīgākie ir pH uzturēšana un gāzu apmaiņas regulēšana. Abas šīs homeostatiskās funkcijas ir saistītas ar bioķīmisko lomu, ko spēlē divas primārās elpošanas gāzes - oglekļa dioksīds un skābeklis. Skābeklis iekļūst ķermenī kā gaisa elpošanas sastāvdaļa, ko mēs elpojam, un to apstrādā plaušas. Oglekļa dioksīds, kas rodas kā šūnu vielmaiņas blakusprodukts, caur asinsriti nonāk plaušās un tiek izelpots.

Cilvēka ķermeņa darbība ir triljonu mikroskopisko šūnu kombinēto darbu izpausme. Ķermenim ir nepieciešams ēst pārtiku un elpot gaisu, un atsevišķu šūnu prasības ir līdzīgas. Fundamentālā reakcija, kas nodrošina šūnu dzīvi, pārveido glikozi un skābekli oglekļa dioksīdā, ūdenī un enerģijā. Tāpēc skābekļa padeve asinīs ir kritisks homeostāzes aspekts - ar nepietiekamu skābekļa daudzumu šūnas nespēj radīt enerģiju. Ir arī rūpīgi jāpārvalda oglekļa dioksīds, lai šis atkritumu produkts neuzkrātos līdz problemātiskam līmenim. Ieelpojot un izelpojot, elpošanas sistēma spēj uzņemt skābekli un atbrīvot oglekļa dioksīdu, un tādējādi tai ir dominējošā loma homeostatiskajā gāzu apmaiņā.

Vielas skābumu vai sārmainību mēra pēc pH skalas, kas parasti svārstās no 0 līdz 14. Daudzas bioloģiskās struktūras un procesi ir paredzēti darbam šaurā pH diapazonā. Piemēram, olbaltumvielām rodas kaitīgas strukturālas izmaiņas, pakļaujoties videi ar neatbilstošu pH līmeni. Jebkuras vielas pH ir atkarīgs no tā ūdeņraža jonu koncentrācijas. Ūdeņraža jonu koncentrācija asinīs ir atkarīga no oglekļa dioksīda koncentrācijas, ko tieši ietekmē elpošanas sistēma. Tādējādi elpošanas sistēmai ir galvenā loma cilvēka asinsrites uzturēšanā optimālā pH līmenī.

Elpošanas sistēma piedalās vairākos citos procesos, kas saistīti ar ķermeņa spēju pastāvīgi saglabāt veselību un funkcionētību, neskatoties uz iekšējiem un ārējiem stresiem. Izelpotā elpa, kas ir silta un satur mitrumu, ir līdzeklis ķermeņa ūdens satura un iekšējās temperatūras regulēšanai, un plaušu kustība veicina optimālu asinsriti. Elpošanas trakts ietekmē asins sastāvu, kas iet caur plaušām, un tas aizsargā ķermeni no daudzajiem mikrobiem un piesārņotājiem, kas tiek ieelpoti kopā ar gaisu.