호흡계의 기능과 호흡의 발생 원리

호흡계의 기능과 호흡의 발생 원리

인간과 같은 복잡한 생명체에는 순환계나 호흡계가 필요하다. 호흡의 중요 기능은 산소를 받아들이고 이산화탄소를 내보내는 가스교환이다. 이 현상은 2가지로 분리되는데, 폐를 통하여 산소를 받아들이고 이산화탄소를 내보내는 폐호흡과 각 세포 단위에서 산소와 이산화탄소를 교환하는 조직호흡으로 나뉜다. 폐호흡은 조직호흡을 위한 과정으로, 심장이나 혈관의 순환 기능도 조직호흡이 원활하도록 도와주는 시스템이다.

세포의 생존에는 산소가 필요하기 때문에 산소를 받아들이는 것이 중요하다. 세포는 산소를 이용하여 대사활동을 하고 에너지를 생성한다. 우리 몸 전체에는 ATP라는 화학물이 에너지원으로 사용된다. ATP는 미토콘드리아에서 만들어지는데, 해당 과정에서 산소가 필요하다. 이에 산소가 없으면 몸이 에너지를 생성할 수 없어서 기능하지 못한다. 산소를 받아들이는 것 만큼, 대사활동의 결과로 쌓인 이산화탄소를 배출하는 것도 중요하다. 호흡계의 기본 기능은 바로 에너지 생성을 도와주고 몸을 깨끗하게 유지하는 것이다.

호흡계의 다른 기능은 혈액과 조직세포의 산성도를 일정하게 유지해주는 것이다. 이는 산소와 이산화탄소의 비율 유지만큼 중요하다. 인간의 혈액과 조직세포는 약한 알칼리성을 나타내는데, 호흡계는 이산화탄소 배출을 통해서 상태를 유지한다. 우리 몸의 산성도는 여러 원인의 활동으로 인해 조절되는데, 혈액 내의 이산화탄소 농도와 중탄산이온의 농도에 의해서 조절되는 것이 중요하다. 이산화탄소 비율이 높아지면 산성이 되고, 중산탄산이온 비율이 높아질 경우는 알칼리성이 된다. 호흡계는 이산화탄소 농도를 조절하고, 신장은 중탄산이온의 배설을 조절한다. 이에 폐와 신장은 혈액의 PH 농도 조절의 주요 기능이라 할 수 있다.

호흡계는 병원체나 자극물질도 제거하는데, 이 작용은 기관지 섬모 운동으로 발생한다. 흡연자는 기도에 노폐물이 많이 쌓이는 편이기에, 노폐물 덩어리인 가래로 체외로 배출하려고 한다. 가래가 끓는 현상은 폐가 오염질 등으로 혹사당하고 있다고 생각하면 된다.

또한 발성을 통한 언어 구사를 할 수 있도록 도와준다. 인간은 성대를 진동시켜서 의사소통을 한다. 성대 크기와 모양은 각기 다르지만, 성대 길이는 키와 연관이 있다. 키가 큰 사람은 성대 길이도 길어서 바리톤 목소리가 나고, 키가 작은 사람은 성대 길이가 짧아 테너 목소리가 난다고 한다.

 

호흡계는 기도와 기도가 가지를 치는 모양으로 연결된 폐포, 폐의 정상적인 활동과 보호를 위해 공기압을 조절하는 흉곽과 횡격막으로 구성되어 있다. 성대를 지나는 공기는 목을 지나 기관으로 내려간다. 기관은 양쪽의 폐에 연결되는 각각의 기관지로 나눠져 좌우의 폐로 들어간다. 둘로 나눠진 기관지는 수천 개의 가지로 갈라지다가 따라 나온 공기는 작은 풍선 모양의 폐포에 도달한다. 각 폐에는 3억 개가 넘는 폐포가 있으며, 산소와 이산화탄소의 교환 작용을 한다.

폐에는 심장에서 나오는 폐동맥과 심장으로 들어가는 폐정맥의 모세혈관들이 뻗어있다. 폐동맥은 이산화탄소를 포함한 혈액을 폐로 보내고, 폐정맥은 산소를 포함하여 심장으로 보낸다. 산소와 이산화탄소는 얇은 폐포벽 표면을 그물망 모양으로 감싸 있는 모세혈관으로 드나든다. 호흡을 통해 1초 내로 산소는 폐포에서 혈관으로 들어가고, 이산화탄소는 혈관에서 폐포 속으로 나간다.