Có bao giờ bạn tự hỏi tại sao cơ thể của chúng ta lại thải ra khí carbon dioxide (CO2) khi thở chứ không phải một loại khí nào khác?
Đây là kiến thức cơ bản mà hầu như ai cũng được học từ nhỏ: hít vào khí oxy và thở ra khí carbon dioxide. Tuy nhiên, có bao giờ bạn thắc mắc vì sao cơ thể lại thải ra khí carbon dioxide hay không?
Tại sao chúng ta thở ra carbon dioxide?
Carbon dioxide là một sản phẩm lãng phí của quá trình trao đổi chất và sinh hóa.
Carbon dioxide được sản xuất trong cơ thể là kết quả của quá trình tế bào hô hấp – nơi chất dinh dưỡng quan trọng được chuyển đổi thành năng lượng với sự hiện diện của oxy. Carbon dioxide sinh ra và sau đó bị loại bỏ khỏi cơ thể bằng cách hòa tan trong máu và thông qua sự liên kết với hemoglobin để được vận chuyển đến phổi – nơi nó được đẩy ra môi trường thông qua mũi và miệng.
Carbon dioxide được sản xuất trong cơ thể của chúng ta như thế nào?
Carbon dioxide là một sản phẩm lãng phí của quá trình trao đổi chất và sinh hóa xảy ra bên trong cơ thể của chúng ta.
Hô hấp tế bào
Nói về hô hấp, điều đầu tiên người ta nghĩ đến là mũi và phổi. Dưới đây là sơ đồ của toàn bộ quá trình hô hấp mà chúng ta vẫn thường được học trong các trường phổ thông.
Hô hấp tế bào không phải là những gì bạn có thể nhìn thấy trong hình này.
Tuy nhiên, hô hấp tế bào không phải là những gì bạn có thể nhìn thấy trong hình trên. Như tên gọi, nó diễn ra ở cấp độ tế bào trong cơ thể chúng ta. Cụ thể hơn, đó là một loạt quá trình trao đổi chất và phản ứng bên trong tế bào để chuyển đổi năng lượng sinh hóa có nguồn gốc từ các chất dinh dưỡng quan trọng thành một nguồn năng lượng để cung cấp nhiên liệu hoạt động cho tế bào.
Mặc dù có nhiều phản ứng sinh hóa diễn ra liên tục trong cơ thể nhưng hầu hết năng lượng cung cấp cho cơ thể được chuyển hóa từ trong tế bào. Các chất tham gia vào phản ứng này chủ yếu là các loại đường, carbohydrate, chất béo, protein và nó diễn ra với sự hiện diện của oxy. Người ta gọi đây là hô hấp hiếu khí.
Phản ứng sinh hóa này xảy ra bên trong tế bào cơ thể chúng ta và sản xuất khí carbon dioxide như một sản phẩm phụ.
Phản ứng sinh hóa này xảy ra bên trong tế bào cơ thể chúng ta và sản xuất khí carbon dioxide như một sản phẩm phụ. Glucose, chất béo và protein đều sử dụng như nguồn nhiên liệu cho phản ứng này. Trong quá trình này, tỷ lệ khí carbon dioxide sinh ra ít hơn lượng oxy chúng ta tiêu thụ.
Carbon dioxide bài tiết ra khỏi cơ thể như thế nào?
Chúng ta đều biết nồng độ khí carbon dioxide cao có thể gây hại cho cơ thể của chúng ta. Do đó nó phải được đào thải ra khỏi cơ thể.
Điều này được thực hiện thông qua 3 quá trình sinh học chủ yếu: phân tử Carbon dioxide được hòa tan trực tiếp vào máu, chúng gắn kết với protein (đặc biệt là hemoglobin trong máu) hoặc tồn tại dưới dạng nước như axit carbonic (một phần của hệ thống đệm bicarbonate). Phạm vi bài viết này chủ yếu tập trung đến quá trình đầu tiên.
Carbon dioxide hòa tan trong máu nhiều hơn so với oxy
Carbon dioxide hòa tan trong máu người nhiều hơn oxy.
Do một số tính chất hóa học của khí carbon dioxide, nó hòa tan trong máu người nhiều hơn oxy. Carbon dioxide hòa tan được mang đến phổi, phế nang, tách ra khỏi máu và bị đẩy ra khỏi cơ thể qua mũi và miệng.
Carbon dioxide liên kết với hemoglobin
Các phân tử carbon dioxide có thể xâm nhập các tế bào máu đỏ và liên kết với hemoglobin - một protein hiện diện trong việc vận chuyển oxy trong máu đi khắp cơ thể.
Phân tử carbaminohemoglobin hình thành khi carbon dioxide liên kết với hemoglobin.
Một phân tử được đặt tên carbaminohemoglobin hình thành khi carbon dioxide liên kết với hemoglobin. Nó chiếm 30% tổng số carbon dioxide trong cơ thể con người. Sự ràng buộc giữa emoglobin và carbon dioxide là một quá trình thuận nghịch, các phân tử carbon dioxide được tách ra từ hemoglobin khi di chuyển đến phổi. Một lần nữa, sự trao đổi khí diễn ra ở phế nang: nhận oxy và tách carbon dioxide ra khỏi máu, cuối cùng đẩy chủng ra khỏi cơ thể qua mũi, miệng (thở ra).
60% carbon dioxide trong cơ thể tồn tại dưới dạng ion bicarbonate.
60% carbon dioxide trong cơ thể tồn tại dưới dạng ion bicarbonate (hydro cacbonat) – giúp duy trì độ pH của máu và hỗ trợ các hoạt động trao đổi chất khác.
Tóm lại, chúng ta giải phóng khí carbon dioxide khỏi cơ thể khi thở. Chúng được sản sinh ra trong tế bào giúp phá vỡ các thực phẩm khi chúng ta ăn và chuyển hóa nó thành năng lượng giúp cơ thể duy trì các hoạt động sống.