శ్వాస: ప్రక్రియ మరియు పనితీరు

శ్వాస అంటే ఏమిటి?

శ్వాసక్రియ అనేది ప్రాణవాయువు గాలి (బాహ్య శ్వాసక్రియ) నుండి శోషించబడిన కీలక ప్రక్రియ మరియు అన్ని శరీర కణాలకు రవాణా చేయబడుతుంది, ఇక్కడ అది శక్తిని ఉత్పత్తి చేయడానికి (అంతర్గత శ్వాసక్రియ) ఉపయోగించబడుతుంది. ఇది నీరు మరియు కార్బన్ డయాక్సైడ్ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. రెండోది ఊపిరితిత్తులలో ఊపిరి పీల్చుకోవడానికి గాలిలోకి విడుదల చేయబడుతుంది మరియు తద్వారా శరీరం నుండి తొలగించబడుతుంది. కానీ మానవ శ్వాసక్రియ వివరంగా ఎలా పని చేస్తుంది?

బాహ్య శ్వాసక్రియ

ఊపిరితిత్తులలో బాహ్య శ్వాసక్రియ (ఊపిరితిత్తుల శ్వాసక్రియ) జరుగుతుంది. ఇది మనం పీల్చే గాలి నుండి ఆక్సిజన్ తీసుకోవడం మరియు మనం పీల్చే గాలిలోకి కార్బన్ డయాక్సైడ్ విడుదల చేయడాన్ని సూచిస్తుంది. మొత్తం ప్రక్రియ మెదడులోని శ్వాసకోశ కేంద్రంచే నియంత్రించబడుతుంది. వివరంగా, బాహ్య శ్వాసక్రియ క్రింది విధంగా జరుగుతుంది:

ఆక్సిజన్ అధికంగా ఉండే శ్వాస గాలి నోరు, ముక్కు మరియు గొంతు ద్వారా విండ్‌పైప్‌లోకి ప్రవహిస్తుంది, ఇక్కడ అది వేడెక్కుతుంది, తేమగా ఉంటుంది మరియు దాని మార్గంలో శుద్ధి చేయబడుతుంది. శ్వాసనాళం నుండి, ఇది బ్రోంకి మరియు వాటి చిన్న శాఖలు, బ్రోన్కియోల్స్‌లోకి కొనసాగుతుంది. బ్రోన్కియోల్స్ చివరిలో, మనం పీల్చే గాలి సుమారు 300 మిలియన్ల గాలి సంచులలోకి (అల్వియోలీ) ప్రవేశిస్తుంది. ఇవి చాలా సన్నని గోడలను కలిగి ఉంటాయి మరియు చాలా సూక్ష్మమైన రక్తనాళాల (కేశనాళికల) నెట్‌వర్క్‌తో చుట్టుముట్టబడి ఉంటాయి. ఇక్కడ గ్యాస్ మార్పిడి జరుగుతుంది:

హిమోగ్లోబిన్ రక్తప్రవాహంతో కట్టుబడి ఉన్న ఆక్సిజన్‌ను శక్తిని ఉత్పత్తి చేయడానికి అవసరమైన అన్ని అవయవాలు మరియు కణాలకు రవాణా చేస్తుంది.

యాదృచ్ఛికంగా, అల్వియోలీ యొక్క ఉపరితల వైశాల్యం, దీని ద్వారా గ్యాస్ మార్పిడి జరుగుతుంది, మొత్తం వైశాల్యం 50 నుండి 100 చదరపు మీటర్ల వరకు ఉంటుంది. ఇది శరీరం యొక్క ఉపరితల వైశాల్యం కంటే యాభై రెట్లు ఎక్కువ.

అంతర్గత శ్వాసక్రియ

అంతర్గత శ్వాసక్రియను కణజాల శ్వాసక్రియ లేదా సెల్యులార్ శ్వాసక్రియ అని కూడా అంటారు. పదార్ధాలలో నిల్వ చేయబడిన శక్తిని విడుదల చేయడానికి మరియు ATP (అడెనోసిన్ ట్రిఫాస్ఫేట్) రూపంలో ఉపయోగించగలిగేలా చేయడానికి ఆక్సిజన్ సహాయంతో సేంద్రీయ పదార్ధాలను మార్చే (ఆక్సిడైజ్) జీవరసాయన ప్రక్రియను ఇది వివరిస్తుంది. ATP అనేది కణాలలో శక్తి నిల్వ యొక్క అతి ముఖ్యమైన రూపం.

అంతర్గత శ్వాసక్రియలో, కార్బన్ డయాక్సైడ్ వ్యర్థ ఉత్పత్తిగా ఉత్పత్తి అవుతుంది. ఇది రక్తం నుండి ఊపిరితిత్తులలోకి రవాణా చేయబడుతుంది మరియు అక్కడ (బాహ్య శ్వాసక్రియలో భాగంగా) ఊపిరిపోతుంది.

శ్వాసకోశ కండరాలు

శరీరానికి గాలి పీల్చడానికి మరియు వదులుకోవడానికి శ్వాసకోశ కండరాలు అవసరం. విశ్రాంతి శ్వాస సమయంలో, సాధారణంగా ఛాతీ శ్వాస, డయాఫ్రాగమ్ అనేది పీల్చడానికి అత్యంత ముఖ్యమైన కండరం. గర్భాశయ వెన్నుపూసకు అటాచ్ చేసే మూడు పక్కటెముక-లిఫ్టింగ్ కండరాలు కూడా సహాయపడతాయి. ఇంటర్‌కోస్టల్ కండరాలు విశ్రాంతి శ్వాస సమయంలో ఛాతీ గోడను స్థిరీకరించడానికి మాత్రమే పనిచేస్తాయి.

హిమోగ్లోబిన్ రక్తప్రవాహంతో కట్టుబడి ఉన్న ఆక్సిజన్‌ను శక్తిని ఉత్పత్తి చేయడానికి అవసరమైన అన్ని అవయవాలు మరియు కణాలకు రవాణా చేస్తుంది.

యాదృచ్ఛికంగా, అల్వియోలీ యొక్క ఉపరితల వైశాల్యం, దీని ద్వారా గ్యాస్ మార్పిడి జరుగుతుంది, మొత్తం వైశాల్యం 50 నుండి 100 చదరపు మీటర్ల వరకు ఉంటుంది. ఇది శరీరం యొక్క ఉపరితల వైశాల్యం కంటే యాభై రెట్లు ఎక్కువ.

అంతర్గత శ్వాసక్రియ

అంతర్గత శ్వాసక్రియను కణజాల శ్వాసక్రియ లేదా సెల్యులార్ శ్వాసక్రియ అని కూడా అంటారు. పదార్ధాలలో నిల్వ చేయబడిన శక్తిని విడుదల చేయడానికి మరియు ATP (అడెనోసిన్ ట్రిఫాస్ఫేట్) రూపంలో ఉపయోగించగలిగేలా చేయడానికి ఆక్సిజన్ సహాయంతో సేంద్రీయ పదార్ధాలను మార్చే (ఆక్సిడైజ్) జీవరసాయన ప్రక్రియను ఇది వివరిస్తుంది. ATP అనేది కణాలలో శక్తి నిల్వ యొక్క అతి ముఖ్యమైన రూపం.

అంతర్గత శ్వాసక్రియలో, కార్బన్ డయాక్సైడ్ వ్యర్థ ఉత్పత్తిగా ఉత్పత్తి అవుతుంది. ఇది రక్తం నుండి ఊపిరితిత్తులలోకి రవాణా చేయబడుతుంది మరియు అక్కడ (బాహ్య శ్వాసక్రియలో భాగంగా) ఊపిరిపోతుంది.

శ్వాసకోశ కండరాలు

శరీరానికి గాలి పీల్చడానికి మరియు వదులుకోవడానికి శ్వాసకోశ కండరాలు అవసరం. విశ్రాంతి శ్వాస సమయంలో, సాధారణంగా ఛాతీ శ్వాస, డయాఫ్రాగమ్ అనేది పీల్చడానికి అత్యంత ముఖ్యమైన కండరం. గర్భాశయ వెన్నుపూసకు అటాచ్ చేసే మూడు పక్కటెముక-లిఫ్టింగ్ కండరాలు కూడా సహాయపడతాయి. ఇంటర్‌కోస్టల్ కండరాలు విశ్రాంతి శ్వాస సమయంలో ఛాతీ గోడను స్థిరీకరించడానికి మాత్రమే పనిచేస్తాయి.

ఎవరైనా తమకు తగినంత గాలి అందడం లేదని భావిస్తే, దీనిని శ్వాసలోపం లేదా డిస్ప్నియాగా సూచిస్తారు. ప్రభావితమైన వారు తరచుగా త్వరగా మరియు నిస్సారంగా శ్వాస తీసుకోవడం ద్వారా (హైపర్‌వెంటిలేషన్) లేదా మరింత లోతుగా ఊపిరి పీల్చుకోవడం ద్వారా వారి ఆక్సిజన్ అవసరాలను కవర్ చేయడానికి ప్రయత్నిస్తారు.

డిస్ప్నియాకు అనేక కారణాలు ఉన్నాయి. కొన్నిసార్లు ఇది ఆస్తమా, COPD, న్యుమోనియా లేదా పల్మోనరీ ఎంబోలిజం వంటి ఊపిరితిత్తుల వ్యాధి వల్ల వస్తుంది. గుండె వైఫల్యం లేదా గుండెపోటు వంటి గుండె జబ్బులు కూడా శ్వాస ఆడకపోవడానికి కారణమవుతాయి. ఇతర సందర్భాల్లో, ఛాతీ గాయాలు (పక్కటెముకల పగుళ్లు వంటివి), సిస్టిక్ ఫైబ్రోసిస్, అలెర్జీ ప్రతిచర్యలు లేదా శ్వాసకోశ ఇన్ఫెక్షన్లు (డిఫ్తీరియా వంటివి) కారణం. చివరగా, సైకోజెనిక్ డిస్ప్నియా కూడా ఉంది: ఇక్కడ, ఊపిరి ఆడకపోవడం ఒత్తిడి, నిరాశ లేదా ఆందోళన రుగ్మతల ద్వారా ప్రేరేపించబడుతుంది, ఉదాహరణకు.

శ్వాసకోశ వ్యవస్థలో రుగ్మత ఫలితంగా రక్తంలో ఆక్సిజన్ కంటెంట్ తగ్గినట్లయితే, దీనిని హైపోక్సియా అంటారు. శ్వాస పూర్తిగా ఆగిపోయినప్పుడు ఇది త్వరగా ప్రాణాంతకంగా మారుతుంది (అప్నియా): ఆక్సిజన్ లేకుండా దాదాపు నాలుగు నిమిషాల తర్వాత, మెదడు కణాలు చనిపోవడం ప్రారంభిస్తాయి, ఇది మెదడు దెబ్బతినడానికి మరియు చివరికి మరణానికి దారితీస్తుంది.