Tässä blogikirjoituksessa opit kuinka eläimet tasapainottavat happea ja hiilidioksidia hengityksen avulla. Katsotaan, miten prosessi toimii ja miksi se on tärkeää elämälle.
Mitkä ovat elämän ominaisuudet, jotka ovat yhteisiä kaikille eläimille? Yksi niistä on se, että he hengittävät. Hengittäminen on olennaista toimintaa eläimen jokaisen elimen asianmukaiselle toiminnalle. Ilman hengitystä happea ei kuljetettaisi soluihin eivätkä solut pystyisi tuottamaan toimintaansa tarvitsemaa energiaa. Elimistö ei enää kestäisi elämää. Sellaisenaan elämälle ratkaiseva hengitys on tieteellinen käsite, joka tarkoittaa hapen hengittämistä ja hiilidioksidin uloshengittämistä. Mutta se on enemmän kuin pelkkä ilmanvaihto; se on myös perustavanlaatuinen prosessi, joka pitää eläimen kehon jatkuvassa vuorovaikutuksessa ulkomaailman kanssa.
Hengityksen kautta keuhkoihin saapuva happi yhdistetään hemoglobiiniin punasoluissa alveoleissa, missä se kuljetetaan kehon jokaiseen kudossoluun ja sitten erotetaan. Hemoglobiini on väline, joka kuljettaa happea jokaiseen kudossoluun. Hemoglobiini on proteiini, joka sisältää rautaa, joka antaa sille punaisen värin. Yksi hemoglobiinimolekyyli voi sitoa jopa neljä happimolekyyliä. Tätä hemoglobiinin ja hapen sitoutumista kutsutaan kyllästysreaktioksi, ja tuloksena olevaa tuotetta kutsutaan oksihemoglobiiniksi. Toisaalta hapen dissosiaatiota kuhunkin kudossoluun kulkeutuneesta oksihemoglobiinista kutsutaan dissosiaatioreaktioksi. Tämän prosessin kautta jokainen kehon kudos saa happea, jota se tarvitsee normaalin toiminnan ylläpitämiseksi.
Kyllästysreaktio tapahtuu parhaiten ympäristössä, jossa on enemmän happea ja vähemmän hiilidioksidia, ja mitä korkeampi veren pH on, sitä parempi. Tämä johtuu siitä, että veren pH nousee hiilidioksidipitoisuuden pienentyessä. Siksi, kun veren hiilidioksidipitoisuus nousee normaalin yläpuolelle, kyllästysreaktion nopeus laskee. Tästä syystä tunnemme joskus haukkoa ilmaa, mikä on tapa poistaa hiilidioksidia kehosta ja lisätä kyllästymisreaktion nopeutta normaalille tasolle. Lämpötila vaikuttaa myös kyllästysvasteeseen. Mitä kylmempi lämpötila, sitä parempi kyllästysreaktio. Dissosiaatioreaktiot ovat kyllästymisreaktioiden vastakohta ja tapahtuvat, kun on vähemmän happea, enemmän hiilidioksidia, alhaisempi pH ja korkeampi lämpötila.
Kun happea on toimitettu soluun, mitokondriot, sen sisällä olevat voimalaitokset, käyttävät sitä hajottaakseen ravinteita, kuten glukoosia, tuottaakseen energiaa solujen toimintaan. Tämä prosessi tuottaa hiilidioksidia. Tämä hiilidioksidi pääsee ensin veren punasoluihin, jossa se liukenee ja muuttuu hiilihapoksi ja erottuu sitten vetykationeiksi ja hiilianioneiksi. Erottuneet hiilihappoanionit poistuvat punasoluista ja liukenevat plasmaan ja kuljetetaan keuhkoihin. Keuhkoissa anionit palaavat punasoluihin ja muuttuvat hiilidioksidiksi. Tämä on samanlaista kuin hiilidioksidin muodostuminen siidereissä ja kolassa, jotka sisältävät liuennutta hiilihappoa. Tämän prosessin jälkeen hiilidioksidi poistuu keuhkoista ja kehosta.
Tämä prosessi on ratkaisevan tärkeä kaikkien eläinten selviytymiselle. Erityisesti se vaatii välitöntä toimintaa hapenpuutteen tai keuhkojen vajaatoiminnan yhteydessä. Esimerkiksi ihmisillä, kun kiipeämme korkeisiin korkeuksiin tai harjoittelemme intensiivisesti, kehon hapentarve kasvaa dramaattisesti. Näissä tilanteissa hengityksestä tulee entistä tärkeämpää ja fysiologisia muutoksia tapahtuu hapen toimituksen optimoimiseksi. Nämä reaktiot voivat joskus olla melko nopeita ja dramaattisia, ja ne liittyvät suoraan meidän elossa pitämiseen.
Kun et voi hengittää, happea ei pääse kehoon eikä hiilidioksidia pääse ulos. Sitten keho kokee korkean hiilidioksidipitoisuuden veressä, mikä laukaisee hengityksen halun päästä eroon siitä ja saada happea. Tämä tapahtuu hengittämällä kehon happi- ja hiilidioksiditasojen palauttamiseksi normaalille tasolle. Tämä säätelytoiminto on välttämätön elämän ylläpitämiselle. Tämä tosiasia osoittaa, kuinka tärkeitä hapen hengittäminen ja hiilidioksidin uloshengitys ovat elämän ylläpitämiselle. Tämä tekee hengityksestä enemmän kuin vain fysiologisen reaktion; se on perustavanlaatuinen osa elämän ylläpitämistä. Joten vaikka saatamme pitää hengityksen itsestäänselvyytenä, meidän ei pidä unohtaa sen takana olevia monimutkaisia ja kehittyneitä mekanismeja, jotka pitävät meidät hengissä.
