Reglering av koldioxid i kroppen

När dina celler bränner mat för energi slutar de med koldioxid som en avfallsprodukt. Dina lungor tar slutligen hand om det avfallet genom att utvisa det från ditt system. Men koldioxid är mer än bara avfall; CO₂ koncentrationer i blodomloppet spelar en avgörande roll för att upprätthålla ett stabilt pH och för att hjälpa din kropp att räkna ut hur ofta du behöver andas.

När du lägger till en droppe livsmedelsfärgning i ett glas vatten sprider sig färgen gradvis i vattnet när färgämnesmolekyler sipprar från en zon med hög koncentration till zoner med låg koncentration. Denna naturliga tendens för molekyler att spridas ut från ett område där de är koncentrerade till ett område där de inte är kallas diffusion. Inuti kroppen produceras koldioxid av celler i vävnaderna, så blod som reser tillbaka till lungorna är rikt på CO₂. Det är därför CO₂ diffunderar ut ur ditt blod och in i dina lungor - koncentrationen av CO₂ i blodet är högre än koncentrationen av CO2 i luften du just inhalerat.

Din kropp måste behålla CO₂ koncentration i lungorna låg så att CO₂ kommer att spridas ut ur ditt blod i dina lungor och inte tvärtom. För att göra det måste du andas ut eller andas ut. Hur ofta du måste andas ut beror på hur mycket CO₂ dina vävnader producerar; du måste andas ut mycket oftare om du sprintar än om du till exempel ligger och sover i sängen. Det hjärnregion som kallas medulla reglerar andningshastigheten utan behov av medveten tanke från din sida. Det svarar på en mängd olika faktorer, men en av de viktigaste är koncentrationen av CO₂ i ditt blod.

Koldioxid upplöst i vatten kan reagera med vattnet för att bilda kolsyra. I ditt blod katalyseras denna reaktion eller påskyndas av ett enzym som kallas kolsyraanhydras så det händer mycket snabbt. Kolsyra kan i sin tur ge upp en vätejon för att bli bikarbonat. Det mesta av koldioxiden i ditt blod finns i form av bikarbonat. Resultatet är att en ökning av CO₂ koncentrationer kommer att sänka blodets pH-värde något eller göra det mycket surare, medan en minskning av CO₂ koncentrationer gör det mycket mindre surt. Receptorer på nervceller som kommunicerar med medulla kan känna av den mycket lilla förändringen i pH associerad med den här aktiviteten - och din medulla kan hjälpa till att använda den informationen för att ta reda på när du behöver att andas.

En annan molekyl som spelar en kritisk roll i CO₂ reglering är hemoglobin, samma protein som transporterar syre i blodet. Hemoglobin kan plocka upp några av de extra vätejoner som frigörs av kolsyra; när den har lossat sin syrgods kan hemoglobin också plocka upp och hjälpa till att transportera en del av CO₂ också. Tack vare hemoglobin och kolsyraanhydras finns det bara cirka 10 procent av koldioxiden i ditt blod i form av löst koldioxid. Alla dessa komponenter arbetar tillsammans för att hålla koldioxidkoncentrationerna stabila och ta bort gasen från ditt system.