Biologia 4: luku 7 Hengitys

Happea tarvitaan tehokkaaseen energian vapauttamiseen soluhengityksessä, ja siinä syntyy hiilidioksidia, jota täytyy poistaa elimistöstä verenkiertoelimistön kautta. Hengityksen viisi vaihetta ovat:

1. Ilman edestakainen kuljetus ulkoilman ja keuhkorakkuloiden eli alveolien välillä eli keuhkotuuletus
2. Kaasujen vaihto alveolien ja veren välillä
3. Kaasujen kuljetus veressä
4. Kaasujen vaihto veren ja solujen välillä
5. Soluhengitys

Hengitysteihin kuuluvat nenäontelo sivuonteloineen, nielu, kurkunpää, henkitorvi ja keuhkoputket. Nielun alaosaa lukuunottamatta hengitysteiden limakalvoissa on runsaasti limaa tuottavia soluja sekä värekarvoja. Suurin osa hengitysilman mukana tulevista mikrobeista ja hiukkasista tarttuu limaan, jota värekarvat työntävät kohti nielua. Lima niellään ja se kulkeutuu mahaan, jossa suolahappo ja proteiineja pilkkova entsyymi tuhoavat mikrobeja.

Kumpaakin keuhkoa ympäröi umpinainen keuhkopussi, joka on muodostunut kahdesta lehdestä. Niiden välissä on hieman nestettä sisältävä keuhkopussin ontelo. Nesteen ansiosta keuhkopussin lehdet voivat liikkua toisiaan vasten keuhkojen laajentuessa ja supistuessa hengityksen aikana. Keuhkopussin ontelon alipaine estää keuhkoja painumasta kasaan. Keuhkopussin sisempi lehti on kiinni keuhkon pinnassa ja ulompi lehti on kiinnittynyt rintakehän seinämään.

Oikeassa keuhkossa on kolme lohkoa ja vasemmassa kaksi. Keuhkotuuletuksella tarkoitetaan ilman siirtymistä keuhkoihin ja takaisin ulkoilmaan. Keuhkoissa keuhkoputken haarat kapenevat hyvin kapeiksi hengitystiehyiksi, jotka päättyvät keuhkorakkulakimppuihin. Alveolien seinämät ovat erittäin ohuet, ja niiden ulkopintaa myötäilee tiheä hiussuoniverkosto.

Happi ja hiilidioksidi siirtyvät passiivisen diffuusion avulla suuremmasta pitoisuudesta pienempään, eli happea siirtyy alveoleista hiussuonten vereen, koska siellä vapaiden happimolekyylien määrä on alhaisempi kuin alveoleissa. Hiilidioksidia kulkee samalla tavalla vastakkaiseen suuntaan.

Pitkäaikainen altistus ilmansaasteille voi aiheuttaa kroonisia tulehduksia ja syöpää. Tärkein keuhkosyövän aiheuttaja on kuitenkin tupakointi.

Soluhengitys

Veri kuljettaa happea keuhkoista kudosten soluille, jotka tarvitsevat sitä soluhengitykseen. Mitokondrioissa tapahtuvassa soluhengityksessä ravintoainemolekyylien (lähinnä glukoosin) sisältämä energia muuttuu käyttökelpoiseen muotoon eli ATP-molekyylien sidosenergiaksi. Soluhengityksessä syntyy hiilidioksidia, joka poistuu elimistöstä verenkierto- ja hengityselimistöjen avulla. Soluhengitystä tapahtuu kaikissa muissa ihmisen soluissa paitsi punasoluissa, koska punasoluissa ei ole tumaa eikä muita soluelimiä.

Hengityksen säätely

Ydinjatkeessa sijaitseva hengityskeskus aistii keuhkojen venytystilaa ja veren hiilidioksidipitoisuutta ja säätelee sen perusteella keuhkotuuletusta kiihdyttämällä tai tai hillitsemällä hengityslihasten toimintaa. Ydinjatkeen hengityskeskus saa tietoa myös aortassa ja kaulavaltimoissa sijaitsevista aistisoluista, jotka reagoivat veren pH:n muutoksiin.

Rasituksen aikana syntyy runsaasti hiilidioksidia, joka liukenee veriplasmaan hiilihapoksi, jolloin veren pH laskee. Aistisolut mittaavat tämän muutoksen ja lähettävät hengityskeskukseen. Tällöin hengitys tehostuu liian hiilidioksidin poistamiseksi.

Hengitystä säädellään myös hormonaalisesti. Esim stressi, kipu ja voimakkaat tunteet lisäävät adrenaliinin erittymistä lisämunuaisista. Adrenaliini lisää hengityksen tiheyttä.

Vuoristotauti

Vuoristotaudissa elimistö ei ehdi sopeutua hapen puutteeseen kun kiivetään liian nopeasti vuoristossa. Sen aiheuttaa veren poikkeavasta hiilidioksidipitoisuudesta johtuva nestetasapainohäiriö, mikä johtaa nesteen kertymiseen soluihin. Taudin ensioireita ovat unettomuus, kova päänsärky ja ruokahaluttomuus.

Esiintyy myös huohotusta, nopeaa lepopulssia, yskänpuuskia, huulten sinerrystä ja voimakasta väsymystä sekä tasapainon häviämistä. Jos oireista huolimatta jatkaa kiipeämistä, aivopaine nousee ja keuhkoihin kertyy nestettä. Lopulta seuraa sekavuus, tajuttomuus ja kuolema. Virtsaneritystä lisäävä asetasoliamidi ehkäisee vuoristotautia, kuten myös Viagra- kauppanimellä tunnettu sildenafiili.