Tämä materiaali on arkistoitu. Sisältöä ei enää päivitetä. Kaikki sisältö ei välttämättä ole saatavilla.

Hengitys


Maapallolla kaikki korkeampi elämä tarvitsee toimiakseen happea. Maapallon historian varhaisessa vaiheessa eliöt olivat anaerobisia eli tulivat toimeen hapettomissa olosuhteissa. Kun ilmakehään kertyi happea, syntyi aerobisia elämänmuotoja, jotka pian valloittivat koko maanpinnan. Happi on äärimmäisen reaktiivinen aine ja sitä käyttävät reaktiot ovat energiametabolisesti tuottavia. Ilmasta happea on noin 21 %.

Hengityksen tehtävänä on kuljettaa kehon sisään ja verenkierron ulottuville happea. Samalla poistetaan palamisreaktioissa syntyneitä kuona-aineita, hiilidioksidia ja vettä. Solumme kuluttavat happea polttaessaan ravintoaineita ja tuottaessaan energiaa kemiallisiin reaktioihin ja lämpötilan ylläpitoon.

Alkeellisimmilla eliöillä happi ja kuona-aineet diffundoituvat suoraan solukelmun läpi. Monimutkaisemmilla eliöillä hapen kuljetus kaikkialle elimistöön ja kuona-aineiden poisto, on ratkaistu siihen erikoistuneella hengitys- ja verenkiertoelimistöllä. Ihmisen hengityselimistöön kuuluu hengitystiet ja keuhkot.


Hengitystiet


Hengitysteitä pitkin ilma kulkee keuhkoihin, lämpenee, saa kosteutta ja puhdistuu.

Hengitysteihin luetaan:
- nenäontelo
- suuontelo
- nielu
- kurkunpää
- henkitorvi
- keuhkoputket


Hengitysteitä verhoaa ripsiepiteeli, johon suurimmat hiukkaset jäävät kiinni. Ripsien liike ja pinnalla oleva lima kuljettaa hiukkaset nieluun ja edelleen ruuansulatuskanavaan.


Hengitysliike


Aikuinen ihminen hengittää noin 12-15 kertaa minuutissa. Rasituksessa hengitystiheys nousee, koska kudokset kuluttavat silloin happea enemmän. Hapen ja hiilidioksidin osapaineesta veressä kulkee viesti aivojen ydinjatkeessa olevaan hengityskeskukseen. Osapainetta aistivat kemoreseptorit tiettyjen verisuonten seinämissä. Ihminen pystyy itsekin säätelemään hengitystään jonkin verran, mutta meidän ei tarvitse huolehtia siitä, saammeko riittävästi happea.

Hengitystä kutsutaan keuhkotuuletukseksi, koska vain osa keuhkoissa olevasta ilmasta vaihtuu kerrallaan. Keukojen kokonaistilavuus on noin 3-5 litraa, josta sisään- ja uloshengityksessä tuulettuu 0.5 litraa. Näin varmistuu esimerkiksi se, että keuhkojen sisäilman kosteus säilyy mahdollisimman muuttumattomana.


Hengityslihakset


Keuhkot sijaitsevat rintaontelossa rintakehän suojassa. Keuhkoja ympäröi kaksi keuhkopussia, jotka estävät ilman pääsyn rintaonteloon muuten kuin keuhkoputkia pitkin. Hengitysliikkeisiin osallistuu vatsaontelon puolelta pallealihas (kuvassa punaisella) ja uloimmat kylkilihakset.



Sisäänhengitys:

Pallealihas ja ulommat rintalihakset supistuvat, jolloin pallea oikenee ja painuu alaspäin. Rintakehä laajenee ja keuhkoihin syntyy alipaine. Ilma virtaa keuhkoihin. Kuvassa sisäänhengitystilanne.

Uloshengitys:

Pallea ja rintalihakset rentoutuvat, pallea kohoaa löystyessään ja rintakehä painuu kasaanpäin. Keuhkot ovat kimmoisaa kudosta ja pallean venytyksen loppuessa nekin vetäytyvät jonkin verran kokoon. Samalla ilmaa virtaa pois keuhkoista.


Keuhkot


Keuhkot (lat. pulmo) ovat parillinen elin, joka on edelleen jakautunut sidekudoksisilla väliseinillä lohkoiksi. Sitä peittää keuhkopussin (pleura) sisempi eli keuhkonmyötäinen kalvo, ja sen ulkopuolella ulompi rintaontelon myötäinen kalvo. Keuhkopussien välissä on keuhkopussinontelo.

Seuraava kuva esittää keuhkoputkien haarottumista ja keuhkojen verisuonitusta vasemmassa keuhkossa:



Henkitorvi (1)
haarautuu kahdeksi keuhkoputkeksi (2). Keuhkoputket kulkevat keuhkokudoksen sisällä jakautuen puumaisesti pienemmiksi putkiksi ja päättyen lopulta keuhkorakkuloista muodostuvaan keuhkorakkulasäkkiin. Keuhkokudos muodostuu suurimmaksi osaksi keuhkorakkuloista eli alveoleista.

Keuhkojen verisuonet (3) seuraavat keuhkoputkia haaroittuen myös puumaisesti. Valtimoiden ja laskimoiden lisäksi keuhkoissa on paljon imusuonia ja imusolmukkeita.


Keuhkorakkulasäkki


Seuraava kuva esittää keuhkorakkulasäkkiä:



Keuhkoputket ovat kaventuneet ilmatiehyiksi (1) ja hengitystiehyiksi (2), ja johtavat keuhkorakkulasäkkeihin (3), joissa sijaitsevat keuhkorakkulat.


Keuhkorakkula


Keuhkorakkulat eli alveolit muodostavat rypälemäisen kudoksen, josta suurin osa keuhkosta koostuu. Niitä on yhteensä noin 300 miljoonaa ja niiden yhteenlaskettu pinta-ala on noin 100 m2. Keuhkorakkuloissa ilmaa ja verta erottaa vain kaksi solukerrosta ja hengityskaasut, happi ja hiilidioksidi pääsevät diffundoitumaan suuremmasta kaasujen osapaineesta pienempään (aineiden väkevyyserot pyrkivät tasoittumaan). Molekyylien siirtymistä helpottaa rakkuloiden pintaan erittyvä, pintajännitystä poistava yhdiste, ja kosteus.

Alla suurennettuja keuhkorakkuloita:


Keuhkorakkulat (2) ovat onttoja pallukoita, joita ympäröi tiheä hiussuoniverkko (1). Sinne johtava ohut tiehyt on keuhkorakkulatiehyt (3). Rakkuloiden pinnassa valtimot (4) vaihettuvat laskimoiksi (5) ja tapahtuu kaasujenvaihto:
vereen

siirtyy happea keuhkorakkuloiden ilmasta ja
verestä

poistuu hiilidioksidia ja vettä keuhkorakkuloiden sisältämään ilmaan.


Hapen kuljetus veressä


Veren punainen väri johtuu hemoglobiini- nimisestä molekyylistä (Hb), jota on punasoluissa. Se muodostuu neljästä toisiinsa liittyneestä peptidiketjusta. Jokaisessa peptidiketjussa on yksi rauta-atomi (Fe), joka kykenee sitomaan yhden happimolekyylin (O2). Joten yksi hemoglobiinimolekyyli kuljettaa mukanaan neljä happimolekyyliä (oksihemoglobiini). Hemoglobiini lisää hapen sitomiskykyä, joka ilman Hb:a olisi 0.3 tilavuusprosenttia. Todellisuudessa luku on 19 tilavuusprosenttia. Oksihemoglobiini on helakanpunaista, mutta muuttuu tumman sinipunaiseksi, kun happi irtoaa. Tästä johtuu laskimoiden tummempi veri.

Hiilidioksidi diffundoituu kudosnesteestä plasmaan. Osa siitä kulkee hemoglobiiniin sitoutuneena, tosin eri paikkaan ja löyhemmin kiinnittyneenä, kuin happi. Suurin osa (noin 90 %) CO2:sta kulkee plasmassa bikarbonaatti-Ionina (HCO3-)


Happi kudoksessa


Ihmisen verisuonisto on niin laaja, että jokainen kehomme solu on vain parin solukerroksen päässä jostain hiussuonesta. Kohdekudoksessa kaasujenvaihto on samanlainen, mutta tapahtuu vastakkaiseen suuntaan kuin keuhkorakkuloissa:

Happi:
pyrkii verestä kudoksiin, koska happea on kudoksissa vähemmän
Hiilidioksidi ja vesi: pyrkii kudoksista vereen, koska niitä on veressä vähemmän.

Happi kulkeutuu soluissa mitokondrioihin, joiden poimuihin solujen energiametabolia on keskittynyt.

©Internetix / Helena Salo 1997