Люди дышат кислородом и выдыхают углекислый газ. Этот процесс звучит просто, но детали на самом деле довольно сложны. В процессе дыхания люди превращают сахар в энергию. Углекислый газ является отходами этого процесса. Двуокись углерода выделяется в кровь, перемещается в легкие и выдыхается. Поскольку углекислый газ является слабой кислотой, чем больше углекислого газа в крови, тем более кислой становится кровь.
Углекислый газ
Углекислый газ имеет химическую формулу CO2. Это означает, что для каждой молекулы углерода существуют две молекулы кислорода. При растворении в воде углекислый газ образует углекислоту, H2CO3. Углеродная кислота может потерять два атома водорода или протоны. Потеря протонов в растворе делает это решение кислотным.
Карбонатная буферная система
Карбонатная буферная система контролирует уровень рН в крови. PH - измерение кислотности. Чем ниже рН, тем более кислым является раствор. Двуокись углерода является важной частью карбонатной буферной системы. Когда углекислый газ растворяется в крови, он создает буфер, состоящий из ионов бикарбоната, HCO3-, углекислоты, H2CO3 и двуокиси углерода, CO2. Все три находятся в равновесии друг с другом. Часть углекислоты в буфере может нейтрализовать ионы гидроксида, что увеличивает рН крови, в то время как бикарбонатная часть системы может нейтрализовать ионы водорода, что снижает рН крови.
Клеточное дыхание
Во время клеточного дыхания люди дышат кислородом. Тело использует этот кислород как часть процесса превращения сахара и других молекул в энергию. Отходами этого процесса является двуокись углерода. Двуокись углерода выделяется в кровь. По мере увеличения уровней двуокиси углерода равновесие карбонатного буфера сдвигается. Делается больше углекислоты H2CO3, что повышает кислотность крови.
Регулирование кислотности крови
Поскольку высвобождение углекислого газа в кровь сдвигает равновесие карбонатного буфера, организму необходимо удалить избыток диоксида углерода, чтобы регулировать уровень рН. Поэтому кровь переносит углекислый газ в легкие, где он выдыхается. Скорость и глубина дыхания регулируют количество выделяемого углекислого газа. Более быстрое и глубокое дыхание выдыхает больше углекислого газа.
Ацидоз и алкалоз
Регулирование рН крови является точным процессом. Когда в крови содержится слишком много или две кислоты, результаты известны как ацидоз и алкалоз, соответственно. Нарушения дыхания или дыхания могут вызывать респираторный ацидоз и респираторный алкалоз через дисрегуляцию количества углекислого газа, выдыхаемого во время дыхания. Слишком мало выдыхаемого углекислого газа повысит кислотность крови, в то время как слишком много выдыхаемого диоксида углерода уменьшит кислотность крови.
