Funkcje systemu oddechowego
Śledząc sekwencję zdarzeń zachodzących w układzie oddechowym łatwiej zrozumieć fizjologię oddychania. Oddech zaczyna się, gdy ciało odbiera sygnał o zwiększającym się stężeniu CO2 . Odruch "centrum oddechowego" w mózgu inicjuje oddech. Kiedy stężenie CO2 przekroczy pewien specyficzny próg zaczyna się wdech. Chemoreceptory monitorują poziom tlenu i sygnalizują centrum oddechowemu obniżenie jego poziomu. Ten sygnał niskiego poziomu O2, wraz z sygnałem wysokiego poziomu CO2 wywołują odruch oddechowy.
Jednak to poziom CO2 a nie O2 wpływa głównie na oddech. Jeżeli chemoreceptory rejestrują niski poziom tlenu, zaś centrum oddechowe rejestruje właściwy poziom CO2, może to nie wystarczać do stymulacji oddechu. Z drugiej zaś strony, przy normalnym poziomie tlenu, zaś zbyt wysokim CO2 system może zareagować niepotrzebnie zwiększając częstotliwość oddechu.
Po zdiagnozowaniu zbyt wysokiego poziomu CO2 układ stymuluje przeponę - duży mięsień oddzielający klatkę piersiową od jamy brzusznej - do obniżenia się, zwiększającego pojemność klatki piersiowej. Objętość klatki piersiowej się zwiększa, a ciśnienie zmniejsza, co powoduje wdech. Powietrze przechodzi przez usta, nos i zatoki, które zwilżają i filtrują powietrze. W dalszej kolejności przechodzi przez nagłośnię w gardle i następnie do tchawicy. Nagłośnia działa jak zawór między tchawicą a przełykiem (prowadzącym do żołądka), chroniąc wdech przed jedzeniem i płynami. Tchawica rozdziela się na lewe i prawe oskrzela, które prowadzą do płuc.
Płuca podobne są do dwóch balonów o strukturze gąbki, a chronione są przez żebra. Wewnątrz płuc oskrzela rozdzielają się na coraz mniejsze kanaliki, zwane oskrzelikami. Przechodzą one później w pęcherzyki, otoczone naczyniami krwionośnymi. Właśnie tu dochodzi do wymiany gazowej. Gazy dyfundują przez cienką ściankę i rozpuszczają w krwi, która biegnie tu przez sieć naczyń włosowatych. Gazy przechodzą z krwi do pęcherzyków na zasadzie zwykłej dyfuzji. Jest to tendencja do przechodzenia ze środowiska o większym stężeniu, do środowiska o mniejszym stężeniu (mówimy, że zgodnie z gradientem stężenia). W celu zapewnienia maksymalnej powierzchni kontaktu, co zwiększa szybkość dyfuzji, kapilary oplatają pęcherzyki płucne. Pomimo tych mechanizmów, podczas oddechu normalnego zużywamy jedynie ok. 10% tlenu. Dlatego możliwe jest oddychanie usta-usta podczas reanimacji. W wydychanym powietrzu wciąż jest jeszcze 90% normalnej zawartości tlenu. Taka ilość zupełnie wystarcza do podtrzymania życia.
Zmiany szybkości oddechu zależą od ilości produkowanego CO2. Człowiek przeciętnie oddycha ok. 10-20 razy na minutę, ale podczas wysiłku szybkość się zwiększa gdyż mięśnie zużywają znacznie więcej tlenu i produkują więcej dwutlenku węgla. Centrum oddechowe przywraca normalne tempo oddechu, gdy poziom CO2 wraca do normy.
Objętość wdychanego powietrza zwiększa się w wyniku sygnału zapotrzebowania tlenowego / nadmiaru CO2.
W fizjologii spotykamy się z pojęciami: objętość wdechowa i wydechowa; podstawowa oddechowa objętość życiowa - to maksymalna ilość wydychanego powietrza, zaś zalegająca objętość, to objętość powietrza zostającego w płucach po maksymalnym wydechu.
Często spotykanym pojęciem jest również martwa objętość
