Regulacja CO2 w organizmie

Kiedy twoje komórki spalają żywność w celu uzyskania energii, kończą z dwutlenkiem węgla jako produktem odpadowym. Twoje płuca ostatecznie zajmują się tymi odpadami, usuwając je z organizmu. Ale dwutlenek węgla to coś więcej niż tylko odpady; WSPÓŁ₂ stężenie we krwi odgrywa kluczową rolę w utrzymywaniu stabilnego pH i pomaganiu organizmowi określić, jak często musisz oddychać.

Po dodaniu kropli barwnika spożywczego do szklanki wody kolor stopniowo rozprzestrzenia się w wodzie, gdy cząsteczki barwnika przenikają ze strefy o wysokim stężeniu do stref o niskim stężeniu. Ta naturalna tendencja cząsteczek do rozprzestrzeniania się z regionu, w którym są skoncentrowane, do regionu, w którym nie są, nazywana jest dyfuzją. Wewnątrz twojego ciała dwutlenek węgla jest wytwarzany przez komórki w twoich tkankach, więc krew powracająca do płuc jest bogata w CO₂. Dlatego CO₂ dyfunduje z krwi do płuc – stężenie CO₂ we krwi jest wyższe niż stężenie CO2 w powietrzu, które właśnie wdychałeś.

Twoje ciało musi zatrzymywać CO₂ stężenie w płucach jest niskie, aby CO₂ dyfunduje z krwi do płuc, a nie na odwrót. Aby to zrobić, musisz zrobić wydech lub wydech. To, jak często musisz wydychać, zależy od ilości CO₂ twoje tkanki produkują; musisz wydychać dużo częściej, jeśli biegasz sprintem, niż na przykład leżąc w łóżku. Obszar mózgu zwany rdzeniem reguluje tempo twojego oddechu bez potrzeby świadomego myślenia z twojej strony. Reaguje na różne czynniki, ale jednym z najważniejszych jest stężenie CO₂ we krwi.

Dwutlenek węgla rozpuszczony w wodzie może reagować z wodą, tworząc kwas węglowy. We krwi ta reakcja jest katalizowana lub przyspieszana przez enzym zwany anhydrazą węglanową, więc zachodzi bardzo szybko. Kwas węglowy może z kolei wydzielać jon wodorowy, aby stać się wodorowęglanem. Większość dwutlenku węgla we krwi znajduje się w postaci wodorowęglanów. W rezultacie wzrost CO₂ stężenia nieznacznie obniżą pH krwi lub sprawią, że będzie ona nieco bardziej kwaśna, a stężenie CO₂ stężenia sprawią, że będzie nieco mniej kwaśny. Receptory na komórkach nerwowych, które komunikują się z rdzeniem, mogą wyczuć bardzo niewielką zmianę pH związane z tą aktywnością - a Twój rdzeń może pomóc wykorzystać te informacje, aby dowiedzieć się, kiedy potrzebujesz oddychać.

Kolejna cząsteczka, która odgrywa kluczową rolę w CO₂ regulacja to hemoglobina, to samo białko, które transportuje tlen we krwi. Hemoglobina może odebrać część dodatkowych jonów wodorowych uwalnianych przez kwas węglowy; po rozładowaniu ładunku tlenu hemoglobina może również zebrać i pomóc w transporcie części CO₂ także. Dzięki hemoglobinie i anhydrazie węglanowej tylko około 10 procent dwutlenku węgla we krwi występuje w postaci rozpuszczonego dwutlenku węgla. Wszystkie te elementy współpracujące ze sobą pomagają utrzymać stabilne stężenie dwutlenku węgla i usuwają ten gaz z systemu.