Jaki jest cel oddychania?

Wentylacja płucna, termin medyczny określający oddychanie, ma miejsce, gdy powietrze wpływa do płuc podczas wdechu (wdechu) i z płuc podczas wydechu (wydechu). Ten naturalny i niezbędny proces nie wymaga myślenia i zwykle bardzo mało wysiłku. Ale oddychanie jest znacznie bardziej złożone niż proste powiedzenie „Wdech, wydech”.

Oddychanie przenosi bogate w tlen powietrze do i z płuc. Oddychanie opisuje, w jaki sposób komórki wykorzystują tlen do uwalniania energii, generując i wydalając dwutlenek węgla jako produkt odpadowy.

Może nie jest to oczywiste, ale oddychanie jest w rzeczywistości integralną częścią procesu metabolicznego. Większość organizmów wielokomórkowych na Ziemi, nawet tych bez płuc lub struktur podobnych do płuc, wykorzystuje obfite zasoby tlenu i dwutlenku węgla w atmosferze, aby napędzać produkcję energii. Dotyczy to roślin i owadów oraz wielu innych form życia.

Kiedy człowiek oddycha, oba płuca po obu stronach serca rozszerzają się na zewnątrz, aby umożliwić dostęp tlenu. W płucach znajdują się małe worki złożone ze skupisk pęcherzyków, które są owinięte w naczynia krwionośne. Tutaj tlen dyfunduje do krwi w zamian za dwutlenek węgla, wiążąc się z hemoglobiną. Cztery cząsteczki tlenu mogą wiązać się z pojedynczą krwinką czerwoną. Tlen jest następnie pompowany do serca przez tętnicę płucną i wysyłany do reszty ciała.

Wkrótce tlen dostaje się do naczyń włosowatych tkanek i biernie dyfunduje do każdej komórki ze względu na niższe stężenie tlenu wewnątrz błony komórkowej. Tlen jest dostarczany do mitochondrium, które jest swego rodzaju elektrownią komórkową, na samym końcu procesu metabolicznego. Po uruchomieniu produkcji ATP, głównego nośnika energii, wolnych elektronów i jonów wodorowych (naładowane cząsteczki wodoru) potrzebują czegoś, z czym mogą się związać, inaczej cały proces zmieli się do postój. Cząsteczki te mogą swobodnie wiązać się z tlenem, tworząc wodę jako produkt uboczny.

Wcześniej w procesie metabolicznym dwutlenek węgla powstał jako produkt uboczny ze względu na ciągłe przegrupowanie cząsteczek. Dwutlenek węgla musi następnie opuścić ciało, podejmując podróż, która jest bardzo odwrotna do tej, którą odbył tlen. Gaz dyfunduje z komórki bezpośrednio do osocza krwi poprzez naczynia włosowate w postaci jonu wodorowęglanowego. Gdy dotrze do płuc, jest wymieniany na tlen, a następnie wydalany w powietrze.

Ponieważ produkcja energii jest prawie stałą aktywnością w komórkach, oddychanie również jest prawie stałe (niektóre zwierzęta, takie jak wieloryby, mogą oszczędzać tlen przez długi czas). Oznacza to, że stresująca i wyczerpująca aktywność zwiększa tempo oddychania i przepływu krwi w celu dostarczenia tlenu do komórek w celu zwiększenia produkcji energii. Szybkość ta jest dokładnie regulowana przez mózg.