Aký je účel dýchania?

Pľúcna ventilácia, lekársky výraz pre dýchanie, sa stane, keď vzduch prúdi do pľúc počas inšpirácie (inhalácie) a von z pľúc počas výdychu (výdych). Tento prirodzený a podstatný proces nevyžaduje žiadne premýšľanie a zvyčajne veľmi malé úsilie. Dýchanie je však oveľa zložitejšie ako jednoduché povedanie: „Dýchajte, dýchajte.“

Dýchanie pohybuje vzduchom bohatým na kyslík do a z pľúc. Dýchanie popisuje, ako bunky používajú kyslík na uvoľňovanie energie, generovanie a vylučovanie oxidu uhličitého ako odpadového produktu.

Nemusí to byť zrejmé, ale dýchanie je v skutočnosti neoddeliteľnou súčasťou metabolického procesu. Väčšina mnohobunkových organizmov na Zemi, dokonca aj bez pľúc alebo štruktúr podobných pľúcam, využíva dostatok kyslíka a oxidu uhličitého v atmosfére na podporu výroby energie. To platí pre rastliny a hmyz a mnoho ďalších foriem života.

Keď ľudia dýchajú, obe pľúca na oboch stranách srdca sa rozširujú smerom von, aby umožnili vstup kyslíka. V pľúcach sú malé vaky zložené zo zhlukov alveol, ktoré sú obalené krvnými cievami. Tu kyslík difunduje do krvi výmenou za oxid uhličitý, ktorý sa viaže na hemoglobín. Štyri molekuly kyslíka sa môžu viazať na jednu červenú krvinku. Kyslík sa potom čerpá do srdca cez pľúcnu tepnu a odosiela sa do zvyšku tela.

Kyslík čoskoro vstúpi do tkanivových kapilár a pasívne difunduje do každej bunky v dôsledku nižšej koncentrácie kyslíka vo vnútri bunkovej membrány. Kyslík sa dodáva do mitochondrií, ktoré sú akoby elektrárňou bunky, na samom konci metabolického procesu. Po tom, čo už riadil výrobu ATP, hlavného nosiča energie, voľných elektrónov a iónov vodíka (nabité častice vodíka) sa potrebujú na niečo naviazať, inak sa celý proces zomelie na a zastaviť. Tieto častice sa môžu voľne viazať na kyslík a vytvárať vodu ako vedľajší produkt.

Na začiatku metabolického procesu vznikol oxid uhličitý ako vedľajší produkt v dôsledku neustáleho preskupovania molekúl. Oxid uhličitý musí potom opustiť telo a vydať sa na cestu, ktorá je veľmi opačná ako tá, ktorú absolvoval kyslík. Plyn difunduje z bunky a priamo do krvnej plazmy cez kapiláry ako forma hydrogenuhličitanového iónu. Keď sa dostane do pľúc, vymení sa za kyslík a potom sa vylúči do vzduchu.

Pretože výroba energie je takmer konštantná aktivita v bunkách, je takmer tiež konštantné dýchanie (niektoré zvieratá, ako napríklad veľryby, môžu dlho konzervovať kyslík). To znamená, že stresujúca a namáhavá činnosť zvyšuje rýchlosť dýchania a prietoku krvi, aby sa do buniek dostal kyslík pre vyššiu produkciu energie. Túto rýchlosť mozog starostlivo reguluje.