சுவாசம் (respiration) என்பது உடலினுள் O₂ ஐ எடுத்து, CO₂ ஐ வெளியேற்றும் நிகழ்வு. இது மூன்று தனித்தனி கட்டங்களாக நடைபெறுகிறது. முதலாவது காற்றேற்றம் (ventilation) — காற்று நுரையீரலுக்கு உள்ளேயும் வெளியேயும் பெருந்தொகையாக நகர்தல். இரண்டாவது வாயு பரிமாற்றம் (gas exchange) — இதில் இரு பகுதிகள் உள்ளன: சுவாசப்பைச் சிற்றறைக்கும் (alveoli) குருதிக்கும் இடையே நிகழ்வது வெளிச்சுவாசம் (external respiration), குருதிக்கும் இழையக் கலங்களுக்கும் இடையே நிகழ்வது உட்சுவாசம் (internal respiration). மூன்றாவது கல சுவாசம் (cellular respiration) — கலங்களுக்குள் ATP தொகுக்கப்படும் வேதியியல் நிகழ்வு.
இம்மூன்று கட்டங்களும் ஒரே சங்கிலியின் இணைப்புகள் — காற்றேற்றம் சிற்றறையில் புதிய காற்றைக் கொண்டு வர, வாயு பரிமாற்றம் அதை குருதிக்கும் இழையங்களுக்கும் கடத்த, கல சுவாசம் இறுதியில் அந்த O₂ ஐப் பயன்படுத்தி ஆற்றலை உருவாக்குகிறது.
காற்று உடலினுள் நுழையும் வரிசைப்படி: நாசித்துளைகள் → நாசிக்குழி → தொண்டை (pharynx) → குரல்வளை (larynx) → மூச்சுக்குழாய் (trachea) → வீச்சுக்குழாய் (bronchus) → வீச்சிழை (bronchiole) → சுவாசப்பைச் சிற்றறை (alveolus).
சிற்றறையின் சுவர் குறுமயிரற்ற, தட்டையான ஒற்றை மேலணிக் கல அடுக்காலான (simple squamous epithelium) ஆனது; உட்புறம் மேற்பரப்பு செயற்படுத்தி (surfactant) கலந்த மெல்லிய திரவ ஆவரணத்தால் மூடப்பட்டுள்ளது. ஒவ்வொரு சிற்றறையையும் ஒரு குருதிமயிர்த் துளைக்குழாய் (capillary) வலையம் சூழ்கிறது. இந்த அமைப்பு பின்வரும் காரணங்களால் வாயு பரிமாற்றத்திற்கு மிகவும் ஏற்றது:
மனிதர் எதிர் அழுத்தச் சுவாசத்தை (negative pressure breathing) பயன்படுத்துகின்றனர் — காற்று நுரையீரலுக்குள் தள்ளப்படுவதில்லை, மாறாக இழுக்கப்படுகிறது.
உட்சுவாசத்தின்போது விலா இடைத்தசைகளும் நெஞ்சுக்குழியின் தளத்தை உருவாக்கும் உதரவிதானமும் (diaphragm) சுருங்குகின்றன; இதனால் நெஞ்சுக்குழியின் கனவளவு அதிகரிக்கிறது. உள்ளுறுப்புப் படலமும் (visceral pleura) சுவர்ப் படலமும் (parietal pleura) அவற்றுக்கிடையேயுள்ள திரவத்தின் மேற்பரப்பு இழுவையால் ஒட்டியிருப்பதால், நெஞ்சுக்குழி விரிவடையும்போது நுரையீரலும் அதனுடன் விரிவடைந்து அதன் கனவளவும் அதிகரிக்கிறது. விளைவாக நுரையீரலுக்குள் அழுத்தம் வளிமண்டல அழுத்தத்தைவிடக் குறைகிறது, எனவே காற்று உயர் அழுத்தத்திலிருந்து (வெளி) தாழ் அழுத்தத்திற்கு (நுரையீரல்) பாய்கிறது.
வெளிச்சுவாசத்தின்போது விலாத் தசைகளும் உதரவிதானமும் தளர்கின்றன; நெஞ்சுக்குழியின் கனவளவு குறைந்து, நுரையீரலுக்குள் அழுத்தம் வெளிக் காற்றைவிட அதிகரிக்கிறது, எனவே காற்று வெளியேறுகிறது. இது பொதுவாகச் செயலற்ற நிகழ்வு — ஓய்வு நிலையில் தசைத் தளர்வே போதுமானது. உடற்பயிற்சி போன்ற ஆழ்ந்த சுவாசத்தின்போது மட்டும் கழுத்து, முதுகு, மார்புத் தசைகள் கூடுதலாக விலாக்கூட்டை மேலெழுப்பி நெஞ்சுக்குழியின் கனவளவை மேலும் அதிகரிக்க உதவுகின்றன.
வெளிச்சுவாசத்தில் (external respiration) சிற்றறைக் காற்றில் O₂ இன் பகுதி அழுத்தம் (PO₂) அதிகமாகவும் CO₂ இன் பகுதி அழுத்தம் (PCO₂) குறைவாகவும் இருப்பதால், O₂ சிற்றறையிலிருந்து குருதிக்கும், CO₂ குருதியிலிருந்து சிற்றறைக்கும் நிகரமாகப் பரம்புகின்றன. உட்சுவாசத்தில் (internal respiration) இழையங்களை அடையும் குருதி இழையங்களைவிட உயர் PO₂ உம் தாழ் PCO₂ உம் கொண்டிருப்பதால், O₂ குருதியிலிருந்து இழையக் கலங்களுக்கும், CO₂ கலங்களிலிருந்து குருதிக்கும் பரம்புகின்றன.
செங்குருதிக் கலங்களில் உள்ள ஹீமோகுளோபின் நான்கு உபஅலகுகளால் ஆனது; ஒவ்வொன்றும் ஒரு O₂ மூலக்கூற்றுடன் மீளக்கூடியதாகப் பிணைகிறது, எனவே ஒரு ஹீமோகுளோபின் மூலக்கூறு நான்கு O₂ வரை கடத்தும். O₂ உடன் இணைந்த ஹீமோகுளோபின் ஒட்சி-ஹீமோகுளோபின் (oxyhaemoglobin) எனப்படும்: Hb + 4O₂ ⇌ HbO₈.
| வடிவம் | விழுக்காடு | விளக்கம் |
|---|---|---|
| பைகார்போனேட் (HCO₃⁻) | ~70% | கார்பானிக் அன்ஹைட்ரேஸ் நொதியம் CO₂ ஐ நீருடன் இணைத்து HCO₃⁻ உம் H⁺ உம் உருவாக்கும்; HCO₃⁻ திரவவிழையத்திற்கு வெளியேறும் |
| கார்பமினோ-ஹீமோகுளோபின் | ~23% | CO₂ ஹீமோகுளோபினின் புரதக் குழுவுடன் இணையும் (O₂ பிணைப்புத் தளங்களுடன் போட்டியிடாது) |
| கரைந்த சுதந்திர வாயு | ~7% | திரவவிழையத்தில் நேரடியாகக் கரைந்திருக்கும் |
பொதுவாகச் சுவாசம் தன்னிச்சையற்ற (involuntary) வழிமுறைகளால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. மூளையின் அடியில் உள்ள நீள்மூளை (medulla oblongata) பிரதான சுவாசக் கட்டுப்பாட்டு மையம்; இதிலுள்ள ஒரு சோடி மையங்கள் சுவாச சீரொழுங்கைக் கட்டுப்படுத்துகின்றன. நுரையீரல் இழையம் நீளுவதை உணரும் நீட்சி உணரிகள் (stretch receptors) உட்சுவாசத்தின்போது நீள்மூளைக்கு நரம்பு உந்தங்களை அனுப்பி மேலதிக உட்சுவாசத்தைத் தடுத்து, நுரையீரல் அளவுக்கதிகமாக விரிவதைத் தடுக்கின்றன — இது ஓர் எதிர்-பின்னூட்ட (negative feedback) வழிமுறை.
நீள்மூளை இழையத் திரவத்தின் pH மாற்றத்தை நம்பியுள்ளது, இது குருதியின் CO₂ செறிவின் சுட்டியாகும். அனுசேபம் அதிகரிக்கும்போது CO₂ அதிகரித்து, மூளைத்தண்டுவட நீரில் CO₂ + H₂O → H₂CO₃ → HCO₃⁻ + H⁺ எனத் தாக்கம் நிகழ்ந்து H⁺ அதிகரித்து pH தாழ்கிறது. இம்மாற்றத்தை நீள்மூளையிலும், கரோட்டிட் நாடி, பெருநாடி ஆகிய பெருங்குருதிக் குழாய்களிலுமுள்ள உணரிகள் கண்டறிந்து, சுவாச வீதத்தையும் ஆழத்தையும் அதிகரிக்கின்றன; குருதியின் pH இயல்பான 7.4 ஐ அடையும்வரை இது தொடரும். போன்ஸ் வரோலியும் (pons varolii) கூடுதலாகச் சுவாசத்தைச் சீராக்குகிறது.
சிகரெட் புகை குறுமயிர்களின் இயக்கத்தைத் தடுத்து சளிச் சுரப்பைத் தூண்டுகிறது; இதனால் குவிந்த சளி வீச்சிழைகளை அடைத்து வீச்சிழை/மூச்சுக்குழாய் அழற்சியை (bronchitis) ஏற்படுத்தி மூச்சுத் திணறலுக்கு வழிவகுக்கும்.
| காரணி / நோய் | விளைவு |
|---|---|
| கார்பன் மொனாக்சைடு (CO) | ஹீமோகுளோபினுடன் O₂ ஐவிட நன்றாக, மீளமுடியாதவாறு இணைந்து ஒட்சி-ஹீமோகுளோபின் உற்பத்தியைக் குறைத்து O₂ போக்குவரத்தைக் குறைக்கும் |
| நுரையீரல் புற்றுநோய் | சுமார் 90% வழக்குகள் புகைத்தலால் — புகையிலையில் உள்ள புற்றுநோய்க் காரணிகள் (carcinogens) காரணம் |
| சிலிக்கோசிஸ் (Silicosis) | சிலிக்கா தூசியை நீண்டகாலம் சுவாசிப்பதால்; சிற்றறையில் குவிந்து தொடர் நாரிழைமாற்றம் (fibrosis) → நுரையீரல் இழைய அழிவு → நுரையீரல் உயர் அழுத்தம், இதய செயலிழப்பு |
| அஸ்பெஸ்டோசிஸ் (Asbestosis) | அஸ்பெஸ்டோஸ் நார்களைச் சுவாசிப்பதால்; தொடர் நுரையீரல் இழைய அழிவும் நுரையீரல் உயர் அழுத்தமும் |