respirasjon

Respirasjon, biokjemisk oksygenkrevende prosess som foregår i alle levende celler, og som fører til at energi som er lagret i cellen, blir frigjort. Den frigjorte energien kan cellen eller organismen bruke til synteser, vekst, muskelarbeid, fordøyelse m.m. Ved respirasjon (forbrenning) oksideres substratet, f.eks. glukose, C₆H₁₂O₆, gjennom en serie reaksjoner til karbondioksid, CO₂, og vann, H₂O (se også respirasjonskjeden).

Hos mennesket (og høyerestående dyr) skjelnes det mellom ytre og indre respirasjon. Den ytre respirasjon omfatter mekanismer for gassveksling mellom blodet og den omgivende luften. Med indre respirasjon forstår man utveksling av oksygen og karbondioksid mellom blodet i de minste årene og cellene i det omgivende vev.

Gassvekslingen drives av diffusjon, som forutsetter en partialtrykksforskjell. Når oksygen forbrukes i cellens mitokondrier, faller oksygenpartialtrykket her, og mer oksygen diffunderer inn i cellene fra kapillarblodet. Hvis forbruket blir mindre, vil oksygendiffusjonen avta. Under forbrenningen stiger cellenes karbondioksidtrykk, og det oppstår en gasstrykksgradient ut av cellene, med økt utdiffusjon som resultat. Hvis det er mulig å tenke seg en organisme som har samme oksidative stoffskifte per vektenhet som mennesket, og som ikke har spesialiserte gassvekslingsorganer, f.eks. lunger eller gjeller, kunne ikke en slik organisme være større enn ca. 1 mm i diameter. Det skyldes at diffusjonshastigheten avtar sterkt når diffusjonsveien øker, og også når diffusjonsarealet er lite. Man kunne derfor vente at gassvekslingsorganer er tynnveggede strukturer med stor diffusjonsflate, og det er nettopp dette som også er tilfelle.

Transportveien for oksygen i menneskekroppen består av flere etapper. Oksygen strømmer med inspirasjonsluften fra atmosfæren ned til lungealveolene hver gang man trekker pusten. Over alveolkapillarmembranen transporteres så oksygen ved diffusjon langs en diffusjonsgradient. Normalt vil kapillarblodet ha fått samme oksygenpartialtrykk som alveoleluften idet det forlater alveoleveggen. Slik diffusjonslikevekt må etableres i løpet av 0,7 sekunder eller mindre, som er blodcellenes passasjetid gjennom alveolekapillarene. Ved opphold i stor høyde og ved intenst muskelarbeid blir det ikke full diffusjonslikevekt for oksygen. Vanligvis er det imidlertid neste etappe i oksygentransporten som er det begrensende ledd. Denne etappen er oksygentransport med blod som strømmer fra lungene til perifert vev. I de perifere kapillarene transporteres oksygen fra blodet til cellenes mitokondrier ved diffusjon, mens karbondioksid diffunderer motsatt vei og blir med blodstrømmen tilbake til lungene, hvor den luftes ut med lungeventilasjonen.

Gjennom respirasjonsreguleringen tilpasses disse transportmekanismene – med stor nøyaktighet – til behovet for oksygen, i hvile og under arbeid. Et godt og raskt reagerende reguleringssystem er nødvendig fordi mennesket har lite oksygen lagret i kroppen.

Forholdet mellom utskilt molar mengde karbondioksid (CO₂) og opptatt molar mengde oksygen (O₂) kalles respirasjonskvotienten eller den respiratoriske kvotient: RQ = _CO2/–_VO2. Hvis vi bare hadde spist karbohydrater, ville denne kvotienten vært 1,0. Ved vanlig norsk kosthold, som også omfatter fett og proteiner, er den ca. 0,82. Se også dykking, energi, lunger, lungeventilasjon, respirasjonssenteret.