Wat is de rol van het ademhalingssysteem bij homeostase?

De meeste technologische systemen zijn primitief vergeleken met het vermogen van het menselijk lichaam om talrijke kritische variabelen en ingewikkelde biologische processen nauwkeurig te reguleren. Dit opmerkelijke vermogen om een ​​consistente interne omgeving te behouden, wordt homeostase genoemd. Het ademhalingssysteem - dat bestaat uit de neus, de mond, de longen en verschillende andere organen die betrokken zijn bij de ademhaling - is betrokken bij verschillende belangrijke aspecten van homeostase.

Het ademhalingssysteem neemt deel aan een verscheidenheid aan homeostatische processen, en de twee belangrijkste hiervan zijn het handhaven van de pH en het reguleren van de gasuitwisseling. Beide homeostatische functies zijn gerelateerd aan de biochemische rollen die worden gespeeld door de twee primaire ademhalingsgassen, kooldioxide en zuurstof. Zuurstof komt het lichaam binnen als onderdeel van de lucht die we inademen en wordt verwerkt door de longen. Kooldioxide, dat wordt geproduceerd als een bijproduct van het cellulaire metabolisme, reist door de bloedbaan naar de longen en wordt uitgeademd.

De activiteit van het menselijk lichaam is een manifestatie van het gecombineerde werk van biljoenen microscopisch kleine cellen. Het lichaam heeft voedsel nodig om te eten en lucht om te ademen, en de vereisten van individuele cellen zijn vergelijkbaar. De fundamentele reactie die cellulair leven mogelijk maakt, zet glucose en zuurstof om in koolstofdioxide, water en energie. Dit is de reden waarom de toevoer van zuurstof in de bloedbaan een cruciaal aspect van homeostase is - met onvoldoende zuurstof kunnen cellen geen energie maken. Kooldioxide moet ook zorgvuldig worden beheerd, zodat dit afvalproduct zich niet tot problematische niveaus ophoopt. Door in- en uitademen kan het ademhalingssysteem zuurstof opnemen en koolstofdioxide afgeven, en dus speelt het een dominante rol bij de homeostatische gasuitwisseling.

De zuurgraad of alkaliteit van een stof wordt gemeten door de pH-schaal, die meestal varieert van 0 tot 14. Veel biologische structuren en processen zijn ontworpen om binnen een smal pH-bereik te werken. Eiwitten ervaren bijvoorbeeld schadelijke structurele veranderingen wanneer ze worden blootgesteld aan een omgeving met een onjuiste pH. De pH van elke stof hangt af van de concentratie van waterstofionen. De concentratie van waterstofionen in het bloed is afhankelijk van de concentratie kooldioxide, die direct wordt beïnvloed door het ademhalingssysteem. Het ademhalingssysteem speelt dus een belangrijke rol bij het op de optimale pH houden van de menselijke bloedbaan.

Het ademhalingssysteem neemt deel aan verschillende andere processen die verband houden met het vermogen van het lichaam om consistent gezond en functioneel te blijven ondanks interne en externe stress. Uitgeademde adem, die warm is en vocht bevat, is een middel om het watergehalte en de interne temperatuur van het lichaam te reguleren, en de beweging van de longen draagt ​​bij aan een optimale bloedcirculatie. De luchtwegen beïnvloeden de samenstelling van het bloed dat door de longen stroomt en beschermen het lichaam tegen de talrijke microben en verontreinigingen die samen met de lucht worden ingeademd.