Hapnik (O2) on inimese jaoks hädavajalik. Hapnik hingamine õhust, mida hingame, toimub kopsudes. Sealt edasi hapnik-rikas veri transporditakse rakkudesse. Need vajavad energia tootmiseks hapnikku raku sisemise hingamise osana.
Mis on hapniku omastamine?
Hapnik (O2) on inimese jaoks hädavajalik. Hapniku omastamine õhust, mida hingame, toimub kopsudes. Igaühega sissehingamine, õhk, mida hingame, siseneb kopsudesse läbi nina, suu kurgus, hingetorus ja bronhides. Kopsud sisaldavad nn alveoole, kopsude õhukotte. Alveoolid on paigutatud nagu viinamarjad. Inimene kops koosneb hinnanguliselt 300 miljonist alveoolist. Siin toimub gaasivahetus ja seega ka hapniku omastamine. Iga alveooli ümber on väikesed kapillaarid veri laevad. Aine ainevahetuse alus kopsudes on difusioon. Difusioon on füüsikaline protsess, mis viib kahe erineva aine tasakaalustatud segunemiseni. Hapnikuvaene veri, mis pärineb kogu kehast ja pumbati parempoolselt kopsudesse süda, voolab läbi laevad ümbritsevad alveoolid. Pärast sissehingamine, on alveoolides palju hapnikku. Seega liigub hapnik kõrguse kohast kontsentratsioon, mis on alveoolid, madalama kontsentratsiooni kohale, milleks on veri kapillaarides. Gaasidega seoses nimetatakse difusiooni ka osaliseks rõhuks. Iga gaas avaldab osalist rõhku. Osaline rõhk kirjeldab gaasi osakaalu kogu rõhus gaasisegus. Erinevad osalised rõhud toimivad nüüd kopsudes. Aastal kopsu alveoolid, on kõrge hapniku osaline rõhk, samas kui O2 osaline rõhk kapillaarides on üsna madal. Seega liigub hapnik kopsu kapillaaridesse. See vahetus loob tasakaalu alveoolides oleva O2 osarõhu ja ümbritsevas O2 osalise rõhu vahel laevad. Foorum süsinik dioksiid (CO2), on osalise rõhu erinevus vastupidises suunas. Seega difundeerub CO2 kopsukapillaaridest alveoolidesse ja seejärel hingatakse välja. Veres seondub hapnik hemoglobiin punaste vereliblede arv. Kopsudest liigub hapnikurikas veri seejärel vasakule süda ja jaotub kogu kehas. Osaline rõhk mängib rolli ka üksikute rakkude hapniku omastamises. Keharakkudes on madalam O2 osaline rõhk kui rakke varustavates väikestes veresoontes. Nii nagu kopsudes, difundeerub hapnik nüüd hapnikurikkast verest hapnikuvaestesse rakkudesse.
Funktsioon ja eesmärk
Inimesed ei saa eksisteerida ilma hapnikuta, seega on hapniku transport ja omastamine eluks hädavajalik. Hapnik ise ei sisalda energiat, kuid see loob tingimused energia tootmiseks keha rakkudes. Seda protsessi nimetatakse ka aeroobseks hingamiseks või rakuhingamiseks. See toimub mitokondrid lahtrist. mitokondrid on raku organellid. Oma funktsiooni tõttu nimetatakse neid ka raku elektrijaamadeks. Energia tootmiseks mitokondrid vajavad hapnikku ja glükoos, st suhkur. Mitokondriaalse maatriksi mitmesuguste ainevahetusprotsesside kaudu saadakse energia suhkur ja hapnik kujul adenosiin trifosfaat (ATP). Rakuhingamine toimub neljas etapis: glükolüüs, oksüdatiivne dekarboksüülimine, tsitraaditsükkel ja hingamisahel. Kõik protsessid vajavad sujuvaks toimimiseks hapnikku, välja arvatud glükolüüs. ATP on universaalne ja ennekõike vahetu energiakandja. Igas keharakus hinnanguliselt 10 miljonit ATP-d molekulid tarbitakse sekundis. Rakulise hingamise kõrvalproduktid on vesi ja süsinik dioksiid. Umbes 32 ATP molekulid võib saada ühest molekulist glükoos hapniku mõjul. Energiat ATP kujul võib saada ka anaeroobsetes tingimustes. Kuid, laktaat tekib seal jääkainena. Seda saab viima märkidele väsimus, eriti lihaskoes. Lisaks tasakaal kohta 2 molekulid ATP kohta glükoos molekul on üsna vilets.
Haigused ja vaevused
Kroonilises kops haiguse korral on hapniku omastamine kopsudes tõsiselt piiratud. Tagajärg krooniline obstruktiivne kopsuhaigus (KOK) on sageli emfüseem. Hingamisteede krooniline obstruktsioon põhjustab õhu püsimist alveoolides, kui patsient välja hingab. See viib alveoolide ületäitumiseni. Üksikute alveoolide vahelised vaheseinad hävitatakse ja kopsudes moodustub suur õhuruum. Gaasivahetust siin enam toimuda ei saa ja hapniku omastamine on vastavalt ära hoitud. Emfüseemiga patsiendid kannatavad õhupuuduse ja tsüanoos, st sinine värvimuutus nahk ja limaskestad. Kui funktsionaalne kops koe läbib sidekoe ümberehitamine, sellele viidatakse kui kopsufibroos. Selle põhjuseks võib olla autoimmuunhaigused või näiteks kokkupuude asbestiga. Sidekoe moodustub alveoolide ja kopsu kapillaaride vahel. See takistab hapniku omastamist. Sümptomid kopsufibroos hulka kuuluvad õhupuudus, vähene koormustaluvus ja pidev köha. Raske kopsuhaigused nagu kaugelearenenud fibroos või kaugelearenenud emfüseem, võib vaja minna hapnikku ravi hapniku defitsiidi kompenseerimiseks. Kuid isegi tervete kopsudega, normaalne sissehingamine ja normaalne hapnikusisaldus õhus, mida hingame, võib tekkida hapnikupuudus. Põhjus on siin selle puudumine absorptsioon punaste vereliblede võime tõttu aneemia. Kuigi hapnik jõuab verest alveoolidest, ei saa see punaste verelibledega seonduda. Sama kehtib ka süsinik monoksiidimürgitus. Gaas seondub hemoglobiin, blokeerides ruumi, mida hapnikumolekulid hõivaksid. Süsinikmonooksiidi mürgitus võib surmaga lõppeda väga lühikese aja jooksul.
