A légzés kémiája

Egy felnőtt ember percenként átlagosan 14 alkalommal vesz levegőt, ami percenként 7 liter. Összesen kb. 2 liter oxigén kerül a szervezetbe egy perc alatt és 1,9 liter szén-dioxid távozik.

A tüdőbe kerülő levegő a bennünket körülvevő légkörből származik, aminek összetétele viszonylag állandó. ĺgy a belélegzett levegő 78% nitrogént, 21% oxigént, 0,93% argont, a környezetben nyomokban előforduló gázokat, 0,03% széndioxidot és a légköri nedvességnek megfelelően bizonyos mennyiségű vízpárát tartalmaz.

A légzés folyamán ez az összetétel megváltozik, először a külső légköri levegő és a belső, tüdőben rekedt maradék levegő keveredése következtében. Az oxigén szintje 16%-ra csökken és a korábban alig jelenlévő szén-dioxid mennyisége 4,6%-ra nő.

A kilélegzett levegő százalékos értékei a következők: oxigén 15,4%, szén-dioxid 5,3%, a nitrogén százalékos aránya – mivel nem vesz részt a légzésben – változatlan marad. Ezzel szemben a páratartalom emelkedik: a felesleges folyadékmennyiség eltávolításában a vesék és a bőr mellett a légzés is szerepet játszik.

Az oxigén megkötése

A levegő oxigénje a léghólyagcsák falán átdiffundálva bejut a tüdő vénás rendszerébe. Innen a szívbe kerül, és az aorta szétosztja a test szerveibe.

Az oxigén 97%-a a vörösvértestek hemoglobinjához kötődik. A tüdővénák, a főverőér és a szervekhez futó artériák oxigénje tehát oxyhemoglobin formájában jut el a szervezet minden részébe.

A hajszálerekben az oxigén leválik a hemoglobinról és bizonyos enzimek segítségével a sejtekbe jut: ez a sejtlélegzés, vagy más néven belső légzés. Az oxigén a sejtek táplálkozásához és osztódásához szükséges tápanyag elégetéséhez kell. A folyamat melléktermékeit a sejtek kiválasztják vagy lebontják. Bizonyos anyagok feloldódnak a vérplazmában és a vesékbe jutva kiválasztódnak. A gáztartalmú rész (szén-dioxid) egy része kilégzéskor távozik a tüdőkből, a másik rész a vörösvértestek hemoglobinjához kötődik.

A szén-dioxid megkötése

A tüdő artériás rendszeréből a vérben levő szén-dioxid a léghólyagcsákba kerül, ahonnan a kilélegzés alkalmával távozik. Ezzel egy időben a hajszálerekben lévő vér oxigénnel telítődik. Meg kell jegyezni, hogy a szén-dioxid nem marad gáz alakban (nem oldott állapotban) a vérben.

Ahogy láttuk, a szén-dioxid egy része a hemoglobinhoz kötődik, aminek következtében széndioxid-hemoglobin és bicarbonát (HCO3) keletkezik. Utóbbi elsődleges szerepet játszik a vér kémiájában, a sav-bázis egyensúly fenntartásában.

A sav-bázis egyensúly szabályozása

A pH-érték a kémhatást jelző mutató, a szabad H-ionok koncentrációjára utal. Semleges oldat pH-ja 7, az ennél nagyobb érték lúgos (alkalózis), az alatta lévő savas (acidózis) kémhatású oldatot jelent. Vérünk enyhén lúgos, pH-ja 7,35 és 7,45 között van. A vér pH-ja tökéletesen állandó, még a legkisebb eltérés is sok szervet súlyosan érintene.

A sav-bázis egyensúly tökéletes szabályozása három mechanizmus útján történik.

A feleslege savat a vesék kiválasztják (főleg ammónia formájában).

A szervezet ún. pH-pufferek segítségével védekezik a hirtelen változás ellen. A pH-puffer kémiailag minimalizálja egy oldatsavasságának változásait. A vérben található legfontosabb pH-puffer a bikarbónát, mely lúgos vegyület és egyensúlyban van a szén-dioxiddal. Ha több sav kerül a véráramba, több bikarbonát és kevesebb szén-dioxid keletkezik, míg ha több lúg kerül bele, éppen fordítva. A bikarbónát töménységét a vese és a tüdő szabályozza.

A harmadik szabályozó mechanizmus a szén-dioxid kiválasztásával hat. A szén-dioxid mint az oxigén-anyagcsere fontos melléktermékét, a sejtek folyamatosan termelik, a vér a tüdőkhöz szállítja, ahonnan aztán a kilégzéssel kiürül. Az agy légzésszabályozó központja a légzés gyorsaságának és mélységének változtatásával szabályozza a kilélegzett szén-dioxid-mennyiséget. A légzés csökkenésével (gyenge légzés, azaz hipoventiláció) a vér szén-dioxid- szintje megnő, a vér savasabbá válik. Fokozott légcsere esetén (hiperventiláció) a szén-dioxid csökkenése és a vér lúgosabbá válása figyelhető meg.

Acidózis és alkalózis

Az acidózis a vér pH-értékének csökkenése, ilyenkor a vér savasabbá válik. Az alkalózis olyan állapot, amikor a vérben túl sok lúg van (vagy kevés sav), vagyis a vér pH-értéke megnő. E két állapot nem betegség, hanem különféle rendellenességek következménye. Utalhat súlyos anyagcserezavarra vagy tüdő-, illetve légzési rendellenességre is.

Szén-monoxid

A hemoglobin nemcsak oxigént és szén-dioxidot, hanem szén-monoxidot is képes megkötni. Sőt, míg a két első gázzal laza kötést hoz létre (ez teszi lehetővé a gázok könnyű leadását a levegőbe és a szövetekbe), a szénmonoxiddal történő kötés igen erős. Más szóval, ha a szénmonoxid egyszer a hemoglobinhoz kötődik) szénmonoxid-hemoglobint hozva létre) a vörösvértestek már nem tudják megkötni az oxigént, hamarosan megjelennek a szénmonoxid-mérgezés tünetei.

Nyomás kérdése

A légzés hatékonyságát növelő tényező a gázcserére szolgáló érintkezési területek vékonysága. A tüdőhólyagcsák fala csupán egy sejt vastagságú, és a hajszálerek falának vastagsága is hasonló. a belélegzett levegő és a vér közötti távolság kb. a milliméter ezredrésze. Minden gázcsere a vér és a levegő közti nyomáskülönbségen alapul.

A nyomáskülönbség teszi lehetővé az oxigén átjutását a levegőből a vérbe. Ezzel szemben a széndioxid 82 Hgmm-es nyomása a tüdő hajszálereiben jelentősen meghaladja a levegőben levőt. Ez biztosítja, hogy a széndioxid a vörösvértestek hemoglobinjáról a kilélegzett levegőbe jusson.

(Forrás: Család és egészség)