Wat is het doel van ademen?

Pulmonale ventilatie, de medische term voor ademen, vindt plaats wanneer lucht in de longen stroomt tijdens inspiratie (inademing) en uit de longen tijdens uitademing (uitademing). Dit natuurlijke en essentiële proces kost geen aandacht en meestal heel weinig inspanning. Maar ademen is veel complexer dan simpelweg zeggen: "Adem in, adem uit."

Ademhaling verplaatst zuurstofrijke lucht in en uit de longen. Ademhaling beschrijft hoe cellen zuurstof gebruiken om energie vrij te maken, waarbij koolstofdioxide als afvalproduct wordt gegenereerd en uitgestoten.

Het is misschien niet vanzelfsprekend, maar ademen is eigenlijk een integraal onderdeel van het stofwisselingsproces. De meeste meercellige organismen op aarde, zelfs die zonder longen of longachtige structuren, gebruiken de overvloedige toevoer van zuurstof en koolstofdioxide in de atmosfeer om de productie van energie te stimuleren. Dit geldt voor planten en insecten en vele andere vormen van leven.

Wanneer mensen inademen, breiden beide longen aan weerszijden van het hart zich naar buiten uit om zuurstof binnen te laten. In de longen bevinden zich kleine zakjes die zijn samengesteld uit clusters van longblaasjes, die zijn ingepakt in bloedvaten. Hier diffundeert zuurstof in het bloed in ruil voor koolstofdioxide, dat zich bindt aan hemoglobine. Vier zuurstofmoleculen kunnen binden aan een enkele rode bloedcel. De zuurstof wordt vervolgens via de longslagader naar het hart gepompt en naar de rest van het lichaam gestuurd.

Al snel komt zuurstof de weefselcapillairen binnen en diffundeert passief in elke cel vanwege de lagere zuurstofconcentratie in het celmembraan. Zuurstof wordt geleverd aan het mitochondrion, dat een beetje lijkt op de krachtcentrale van de cel, helemaal aan het einde van het metabolische proces. Hebben al de productie van ATP, de belangrijkste energiedrager, vrije elektronen en waterstofionen aangestuurd (geladen waterstofdeeltjes) hebben iets nodig om zich aan te binden, anders vermaalt het hele proces tot a stoppen. Deze deeltjes kunnen vrij binden aan zuurstof, waardoor water als bijproduct ontstaat.

Eerder in het metabolische proces werd koolstofdioxide gecreëerd als een bijproduct vanwege de constante herschikking van moleculen. Kooldioxide moet dan het lichaam verlaten en een reis maken die heel erg het tegenovergestelde is van die van zuurstof. Het gas diffundeert uit de cel en direct in het bloedplasma via haarvaten als een vorm van bicarbonaat-ion. Wanneer het de longen bereikt, wordt het uitgewisseld voor zuurstof en vervolgens uitgestoten in de lucht.

Omdat energieproductie een bijna constante activiteit in de cellen is, is de ademhaling ook bijna constant (sommige dieren zoals walvissen kunnen gedurende lange tijd zuurstof vasthouden). Dit betekent dat stressvolle en inspannende activiteit de ademhaling en de bloedstroom verhoogt om zuurstof in de cellen te krijgen voor een hogere energieproductie. Deze snelheid wordt zorgvuldig gereguleerd door de hersenen.