science >> Wetenschap >  >> Chemie

Regulering van CO2 in het lichaam

Wanneer uw cellen voedsel voor energie verbranden, krijgen zij koolstofdioxide als afvalproduct. Je longen zorgen uiteindelijk voor dat afval door het uit je systeem te verdrijven. Maar kooldioxide is meer dan alleen afval; CO 2-concentraties in uw bloedbaan spelen een cruciale rol bij het handhaven van een stabiele pH en om uw lichaam te helpen berekenen hoe vaak u moet ademen.

Regeling door diffusie

Wanneer u toevoegt een druppel voedselkleuring in een glas water, de kleur verspreidt zich geleidelijk over het water terwijl kleurstofmoleculen uit een zone met hoge concentratie naar zones met een lage concentratie sijpelen. Deze natuurlijke neiging van moleculen om zich uit een regio te verspreiden waar ze zijn geconcentreerd in een regio waar ze dat niet zijn, wordt diffusie genoemd. In je lichaam wordt koolstofdioxide geproduceerd door cellen in je weefsels, dus bloed dat terugreist naar je longen is rijk aan CO 2. Daarom diffundeert CO 2 uit je bloed en in je longen - de concentratie CO 2 in het bloed is hoger dan de concentratie CO2 in de lucht die je net hebt ingeademd.

Regulering door ademhaling

Uw lichaam moet de CO 2-concentratie in uw longen laag houden, zodat CO 2 uit uw bloed in uw longen diffundeert en niet andersom. Om dat te doen, moet je uitademen of uitademen. Hoe vaak u uitademt, hangt af van hoeveel CO 2 uw weefsels produceren; je moet veel vaker uitademen als je aan het sprinten bent dan bijvoorbeeld als je in bed ligt te slapen. De regio van je hersenen die de medulla wordt genoemd, reguleert de snelheid van je ademhaling zonder dat je bewust van gedachten hoeft te zijn. Het reageert op verschillende factoren, maar een van de belangrijkste is de concentratie van CO 2 in uw bloed.

Regulatie in uw bloed

Koolstofdioxide opgelost in water kan reageren met het water om koolzuur te vormen. In uw bloed wordt deze reactie gekatalyseerd of versneld door een enzym dat koolzuuranhydrase wordt genoemd, zodat het zeer snel gebeurt. Het koolzuur kan op zijn beurt een waterstofion opgeven om bicarbonaat te worden. Het grootste deel van de kooldioxide in uw bloed wordt gevonden in de vorm van bicarbonaat. Het gevolg is dat een verhoging van de CO 2-concentraties de pH van uw bloed licht zal doen dalen of het iets zuurder zal maken, terwijl een daling van de CO 2-concentraties het iets minder zuur zal maken. Receptoren op zenuwcellen die communiceren met de medulla kunnen de zeer lichte pH-verandering in verband met deze activiteit voelen - en uw medulla kan helpen die informatie te gebruiken om erachter te komen wanneer u moet ademen.

De rol van hemoglobine

Een ander molecuul dat een cruciale rol speelt in CO 2-regulatie is hemoglobine, hetzelfde eiwit dat zuurstof in uw bloed transporteert. Hemoglobine kan een deel van de extra waterstofionen opnemen die vrijkomen door koolzuur; zodra het zijn zuurstofvracht heeft gelost, kan hemoglobine ook oppakken en een deel van de CO 2 helpen transporteren. Dankzij hemoglobine en koolzuuranhydrase is slechts ongeveer 10 procent van de kooldioxide in uw bloed daadwerkelijk aanwezig in de vorm van opgeloste koolstofdioxide. Al deze componenten die samenwerken, helpen de koolstofdioxideconcentraties stabiel te houden en verwijderen dit gas uit uw systeem.