Oddychanie jest to zespół wielu procesów, które składają się na zjawisko wymiany tlenu oraz dwutlenku węgla pomiędzy komórkami żywego organizmu a otoczeniem.
Całościowy proces wymiany gazowej składa się z poszczególnych etapów oddychania:
- etap oddychania zewnętrznego - wymiana gazów pomiędzy otoczeniem oraz płucami lub też skrzelami. U płazów wymiana może nastąpić również przez skórę;
- transport cząsteczek tlenu oraz dwutlenku węgla przez komórki tworzące krew;
- wymiana gazów pomiędzy krwią krążącą po organizmie a jego tkankami- krew utleniona i odtleniona;
- oddychanie komórkowe - procesy utleniania zachodzące w tkankach na poziomie komórkowym.
ODDYCHANIE ZEWNĘTRZNE U SSAKÓW
U ssaków istnieje wentylacja płucna. Polega ona na wymianie gazowej pomiędzy powietrzem atmosferycznym oraz pęcherzykami płucnymi. Jest ona możliwa dzięki naprzemiennie następującym po sobie równomiernym wdechom oraz wydechom powietrza.
Przy wdychaniu powietrza dzięki skurczowi przepony oraz mięśni międzyżebrowych powiększa się znacznie objętość klatki piersiowej. Ciśnienie panujące wewnątrz pęcherzyków płucnych jest dużo niższe od ciśnienia atmosferycznego. Odpowiednia dawka powietrza zostaje więc wessana do wnętrza płuc.
W czasie każdego wydechu klatka piersiowa powraca do wyjściowej objętości. Powietrze z pęcherzyków płucnych zostaje wypchnięte do atmosfery.
Układ nerwowy steruje rytm oddechów przede wszystkim poprzez ośrodki zawarte w rdzeniu przedłużonym. Jeżeli we krwi następuje wzrost stężenia CO2 pobudza to neurony, które uruchamiają wdech. Przy zmniejszeniu stężenia CO2 następuje zahamowanie działania tych neuronów. Oprócz tego do rdzenia przedłużonego trafiają informacje z receptorów wrażliwych na poziom stężenia cząsteczek tlenu we krwi, które znajdują się na odcinku rozszczepienia tętnicy szyjnej wspólnej na szyjną wewnętrzną i zewnętrzną. Dzięki tym informacjom możliwe jest właściwe modulowanie częstości oddechów przez rdzeń przedłużony.
Objętość oddechowa - ilość powietrza, jaka przepływa przez wnętrze dróg oddechowych.
Przy spokojnym oddechu dorosłego człowieka objętość oddechowa wynosi około 0,5 litra. Jeżeli częstość oddechów wynosi 12 oddechów w ciągu minuty, objętość oddechowa to 6 litrów w ciągu jednej minuty.
Przy wzmożonym wysiłku fizycznym objętość oddechowa wzrasta nawet do 100 l/min. Zwiększa się wówczas częstość oddechów ale również ilość powietrza, które przepływa przez płuca podczas każdego z oddechów.
WYMIANA GAZOWA WE WNĘTRZU PĘCHERZYKÓW PŁUCNYCH
Mechanizm wymiany O2 i CO2 pomiędzy pęcherzykami płucnymi a krwią wykorzystuje różnice ciśnień tych gazów pomiędzy płucami a krwią.
Do płuc płynie krew tętnicza z niską zawartością O2 i dużą zawartością CO2 z prawej komory sercowej. Powietrze pęcherzykowe z kolei zawiera podczas fazy wdechu dużą ilość tlenu oraz mało dwutlenku węgla. Na zasadzie dyfuzji gazów do środowiska o niższym jego stężeniu tlen przedostaje się z pęcherzyków do krwi a dwutlenek węgla dyfunduje z krwi do wnętrza pęcherzyków płucnych. Krew utleniona z pęcherzyków płucnych trafia do lewego przedsionka serca a dalej zostaje rozprowadzona po wszystkich tkankach organizmu. Tlen jest przenoszony w układzie krwionośnym krwi jako swobodnie związany z hemoglobiną tworząc tak zwaną oksyhemoglobinę, która rozpada się w tkankach uwalniając tlen od hemoglobiny. Tlen przenika do wszystkich tkanek przez ściany naczyń włosowatych. Tą samą drogą z tkanek do krwi wydostaje się dwutlenek węgla. Większość dwutlenku węgla zawarta jest w osoczu krwi pod postacią jonów wodorowęglanowych ( o wzorze chemicznym HCO). Reszta tworzy z hemoglobiną karbaminian hemoglobiny. We wnętrzu licznych pęcherzyków płucnych, które wchodzą w skład płuc, dwutlenek węgla uwalnia się i przepływa do powietrza pęcherzykowego.
