В физиологии дыхание — это перемещение кислорода из внешней среды в клетки тканей и удаление углекислого газа в противоположном направлении в окружающую среду. [1]
Физиологическое определение дыхания отличается от биохимического определения , которое относится к метаболическому процессу, посредством которого организм получает энергию (в форме АТФ и НАДФН) [2] путем окисления питательных веществ и выделения отходов. Хотя физиологическое дыхание необходимо для поддержания клеточного дыхания и, следовательно, жизни у животных, эти процессы различны: клеточное дыхание происходит в отдельных клетках организма, в то время как физиологическое дыхание касается диффузии и транспорта метаболитов между организмом и внешней средой.
Обмен газами в легких происходит путем вентиляции и перфузии. [1] Вентиляция относится к движению воздуха в легких внутрь и наружу, а перфузия — это циркуляция крови в легочных капиллярах. [ 1] У млекопитающих физиологическое дыхание включает дыхательные циклы вдоха и выдоха . Вдох (вдыхание) обычно является активным движением, которое приносит воздух в легкие , где происходит процесс газообмена между воздухом в альвеолах и кровью в легочных капиллярах . Сокращение диафрагмальной мышцы вызывает изменение давления, которое равно давлению, вызванному упругими, резистивными и инерционными компонентами дыхательной системы . Напротив, выдох (выдох) обычно является пассивным процессом, хотя есть много исключений: при создании функционального избыточного давления (разговор, пение, напевание, смех, дуновение, фырканье, чихание, кашель, пауэрлифтинг ); при выдохе под водой (плавание, ныряние); при высоких уровнях физиологической нагрузки (бег, лазание, метание), когда требуется более быстрый газообмен; или в некоторых формах медитации с контролем дыхания . Речь и пение у людей требуют постоянного контроля дыхания, на который многие млекопитающие не способны.
Процесс дыхания не заполняет альвеолы атмосферным воздухом во время каждого вдоха (около 350 мл за вдох), но вдыхаемый воздух тщательно разбавляется и тщательно смешивается с большим объемом газа (около 2,5 литров у взрослых людей), известным как функциональная остаточная емкость , которая остается в легких после каждого выдоха и чей газовый состав заметно отличается от состава окружающего воздуха . Физиологическое дыхание включает в себя механизмы, которые обеспечивают поддержание постоянного состава функциональной остаточной емкости и уравновешивание с газами, растворенными в крови легочных капилляров, и, таким образом, во всем организме . Таким образом, в точном использовании слова дыхание и вентиляция являются гипонимами , а не синонимами дыхания ; но это предписание не всегда соблюдается даже большинством поставщиков медицинских услуг , поскольку термин частота дыхания (ЧД) является устоявшимся термином в здравоохранении , хотя его необходимо было бы последовательно заменить на частоту вентиляции, если бы точное использование было соблюдено. Во время дыхания связи CH разрываются в результате окислительно-восстановительной реакции, в результате чего также образуются углекислый газ и вода. Процесс получения клеточной энергии называется клеточным дыханием.
Существует несколько способов классификации физиологии дыхания:
