Большинство технологических систем примитивны по сравнению со способностью человеческого тела точно регулировать многочисленные критические переменные и сложные биологические процессы. Эта замечательная способность поддерживать постоянную внутреннюю среду называется гомеостазом. Дыхательная система, которая включает нос, рот, легкие и несколько других органов, участвующих в дыхании, участвует в различных важных аспектах гомеостаза.
Кислород на входе, углекислый газ на выходе
Дыхательная система участвует во множестве гомеостатических процессов, и два наиболее важных из них - поддержание pH и регулирование газообмена. Обе эти гомеостатические функции связаны с биохимической ролью двух основных дыхательных газов, двуокиси углерода и кислорода. Кислород поступает в организм как компонент воздуха, которым мы дышим, и обрабатывается легкими. Углекислый газ, который образуется как побочный продукт клеточного метаболизма, попадает с кровотоком в легкие и выдыхается.
Углекислый газ и кислород
Деятельность человеческого тела - это проявление совместной работы триллионов микроскопических клеток. Тело нуждается в пище, чтобы есть, и в воздухе, чтобы дышать, и потребности отдельных клеток схожи. Фундаментальная реакция, обеспечивающая клеточную жизнь, превращает глюкозу и кислород в углекислый газ, воду и энергию. Вот почему поставка кислорода в кровоток является критическим аспектом гомеостаза - при недостатке кислорода клетки не могут производить энергию. С углекислым газом также необходимо обращаться осторожно, чтобы эти отходы не накапливались до проблемных уровней. Вдыхая и выдыхая, дыхательная система может поглощать кислород и выделять углекислый газ, и, таким образом, она играет доминирующую роль в гомеостатическом газообмене.
Правильный pH
Кислотность или щелочность вещества измеряется по шкале pH, которая обычно находится в диапазоне от 0 до 14. Многие биологические структуры и процессы предназначены для работы в узком диапазоне pH. Например, белки претерпевают пагубные структурные изменения при воздействии среды с неправильным pH. PH любого вещества зависит от концентрации в нем ионов водорода. Концентрация ионов водорода в крови зависит от концентрации углекислого газа, на который напрямую влияет дыхательная система. Таким образом, дыхательная система играет важную роль в поддержании оптимального pH кровотока человека.
Дополнительные респираторные роли
Дыхательная система участвует в нескольких других процессах, связанных со способностью организма оставаться неизменно здоровым и функциональным, несмотря на внутренние и внешние стрессы. Выдыхаемый воздух, теплый и содержащий влагу, является средством регулирования содержания воды в организме и внутренней температуры, а движение легких способствует оптимальному кровообращению. Дыхательные пути влияют на состав крови, проходящей через легкие, и защищают организм от многочисленных микробов и загрязняющих веществ, которые вдыхаются вместе с воздухом.