Większość systemów technologicznych jest prymitywna w porównaniu ze zdolnością organizmu człowieka do precyzyjnej regulacji wielu krytycznych zmiennych i skomplikowanych procesów biologicznych. Ta niezwykła zdolność do utrzymywania spójnego środowiska wewnętrznego jest określana jako homeostaza. Układ oddechowy – składający się z nosa, ust, płuc i kilku innych narządów biorących udział w oddychaniu – bierze udział w różnych ważnych aspektach homeostazy.
Wejście tlenu, wyjście dwutlenku węgla
Układ oddechowy uczestniczy w różnych procesach homeostatycznych, a dwa najważniejsze z nich to utrzymywanie pH i regulowanie wymiany gazowej. Obie te funkcje homeostatyczne są związane z rolami biochemicznymi odgrywanymi przez dwa główne gazy oddechowe, dwutlenek węgla i tlen. Tlen dostaje się do organizmu jako składnik powietrza, którym oddychamy i jest przetwarzany przez płuca. Dwutlenek węgla, który jest produktem ubocznym metabolizmu komórkowego, przemieszcza się z krwią do płuc i jest wydychany.
Dwutlenek węgla i tlen
Aktywność ludzkiego ciała jest przejawem połączonej pracy bilionów mikroskopijnych komórek. Organizm potrzebuje jedzenia do jedzenia i powietrza do oddychania, a wymagania poszczególnych komórek są podobne. Podstawowa reakcja, która umożliwia życie komórkowe, przekształca glukozę i tlen w dwutlenek węgla, wodę i energię. Dlatego dostarczanie tlenu do krwiobiegu jest krytycznym aspektem homeostazy – przy niedostatecznej ilości tlenu komórki nie mogą wytwarzać energii. Należy również starannie zarządzać dwutlenkiem węgla, aby ten produkt odpadowy nie gromadził się do problematycznych poziomów. Wdychając i wydychając układ oddechowy jest w stanie pobierać tlen i uwalniać dwutlenek węgla, przez co odgrywa dominującą rolę w homeostatycznej wymianie gazowej.
Właściwe pH
Kwasowość lub zasadowość substancji mierzy się za pomocą skali pH, która zwykle waha się od 0 do 14. Wiele biologicznych struktur i procesów zaprojektowano do działania w wąskim zakresie pH. Na przykład białka ulegają szkodliwym zmianom strukturalnym, gdy są wystawione na działanie środowiska o niewłaściwym pH. pH każdej substancji zależy od stężenia jonów wodorowych. Stężenie jonów wodorowych we krwi zależy od stężenia dwutlenku węgla, na który bezpośredni wpływ ma układ oddechowy. Tak więc układ oddechowy odgrywa główną rolę w utrzymywaniu optymalnego pH ludzkiego krwiobiegu.
Dodatkowe role oddechowe
Układ oddechowy uczestniczy w kilku innych procesach związanych ze zdolnością organizmu do pozostawania niezmiennie zdrowym i funkcjonalnym pomimo wewnętrznych i zewnętrznych stresów. Wydychany oddech, który jest ciepły i zawiera wilgoć, jest środkiem regulującym zawartość wody w organizmie i temperaturę wewnętrzną, a ruch płuc przyczynia się do optymalnego krążenia krwi. Drogi oddechowe wpływają na skład krwi przepływającej przez płuca i chronią organizm przed licznymi drobnoustrojami i zanieczyszczeniami, które są wdychane wraz z powietrzem.