Hay 21% de oxígeno en el aire. Cuando exhalamos, todavía hay un 16% de oxígeno en el aire exhalado. ¿Por qué nuestros pulmones son tan ineficientes?

Como todos los demás dicen, nuestros pulmones no son ineficientes, pero si desean ampliarse en algunos puntos. Para hacer esto, necesitamos hablar en términos de presión o más bien tensión de gas.

El aire de la habitación contiene 21% de aire, que es convenientemente aproximadamente 21kPa a nivel del mar. Gases arteriales alrededor de 12 kPa de oxígeno disuelto por debajo de aproximadamente 10 kPa, la cantidad de oxígeno en la sangre comienza a descender (la mayor parte del oxígeno es transportado por la hemoglobina) y por debajo de 8 kPa, comenzaría a sentir falta de aliento.

Pero ¿por qué hay una diferencia es la presión de oxígeno? Bueno, los pulmones no “extraen” oxígeno del aire. Tiene que fluir por un gradiente de concentración, lo que significa que en el mejor de los casos es una concentración igual de oxígeno en la sangre y el aire exhalado. Lo que realmente sucede Más o menos En los alvéolos, las partes más pequeñas del pulmón donde se extrae el oxígeno, la concentración de oxígeno en el aire ES (casi) la misma que la de la sangre. Entonces, ¿cómo pasó de 21 kPa a aproximadamente 12 kPa? Parte de esto se pierde en el agua (que ocupa espacio y, por lo tanto, ejerce presión). Nuestros pulmones se dañarían con aire excesivamente seco. Y parte de esto se debe a la mezcla de aire, ya que el aire inhalado y el aire exhalado comparten el mismo tubo y dióxido de carbono.

Entonces, nuestro pulmón es eficiente y la redundancia es la cantidad de oxígeno necesaria para saturar la hemoglobina. Es por eso que los escaladores que suben por las montañas altas, que todavía tienen el mismo porcentaje de oxígeno (21%) pero una presión parcial más baja (por debajo de 21 kPa), sienten falta de aliento.

No son ineficientes. Como otras respuestas han indicado, funcionan mejor como un fuelle para purgar el CO2 de los alvéolos e inducir al nuevo O2 para generar la mayor cantidad de energía para el cuerpo por unidad de tiempo. Como otros han mencionado las funciones del 16 ~% como reserva para contener nuestra respiración. Es por eso que Aleix Segura puede contener su respiración durante 24 minutos y 3.45 segundos:

Eso me parece bastante eficiente.

Los pulmones se han mantenido en reserva para mantener la respiración durante mucho tiempo, pero al mismo tiempo están diseñados para ser más eficientes en la generación de energía por unidad de tiempo mientras se renueva constantemente esa reserva mediante la respiración. Es una maravilla de ingeniería de doble propósito. Tantas cosas en su cuerpo sirven para múltiples propósitos de múltiples maneras. El cuerpo humano en general es una máquina realmente asombrosa con tanta funcionalidad integrada, interrelacionada y multipropósito empaquetada en tan apretada.

No son ineficientes. ¡Son demasiado eficientes!

El aire es 21% de oxígeno. No puedes soslayar eso. Pero solo necesitamos una pequeña porción del oxígeno por respiración. Así es como puedes contener la respiración por un tiempo sin desmayar inmediatamente por la falta de oxígeno.

El verdadero problema es el dióxido de carbono producido por las reacciones químicas en su cuerpo que consumen oxígeno. Este dióxido de carbono se acumula en sus pulmones, creando un impulso de respirar. A medida que el dióxido de carbono se acumula más rápido de lo que consumimos el oxígeno, respiramos mucho más de lo que necesitamos, desde un punto de vista puramente de oxígeno. Por lo tanto, independientemente del dióxido de carbono, el aire que respiramos carecería de oxígeno, y solo tenemos que respirar de 2 a 3 veces por minuto.

Lo que significa esta diferencia es que nuestro cuerpo es tan eficiente que puede funcionar con un diferencial de solo 5%. Este pequeño diferencial entre el aire inhalado y exhalado oxigena la sangre en nuestros pulmones y saca el 100% del CO2 de la sangre al mismo tiempo que el aire interactúa dentro de los alvéolos (los alvéolos). Esto es posible gracias a las características de la hemoglobina.

No necesitamos nada más. Simplemente tenemos que obtener todo el oxígeno que necesitamos y deshacernos de todo el CO2 que no necesitamos. ¡El 16% de oxígeno en el aire exhalado versus el 21% de oxígeno en el aire inhalado realmente no importa!

Nada ineficiente, es la cantidad de oxígeno que necesitas. El factor limitante de la respiración no es la velocidad con la que puede recibir oxígeno, sino qué tan rápido puede salir el dióxido de carbono.

Nuestro pulmón no es tan ineficiente para eso.

cuando exhalamos, todavía hay mucho oxígeno allí, que no es causado solamente por nuestros pulmones, sino por el espacio muerto. El espacio muerto pasa desde nuestra nariz hasta nuestros bronquios.

cuando inhalamos aire fresco, no todos van directamente a los pulmones. quedará mucho en la nariz, la faringe, la tráquea y los bronquios. cuanto más bloqueados estén los bronquios, más espacio muerto tendrás, lo que a menudo sucede en los fumadores.

esos oxígeno no son inútiles, son útiles, cuando necesitas dar soporte respiratorio a los demás, exhalas la mayoría del oxígeno que puedes ayudar a los demás cuando necesitan soporte respiratorio.

no es nuestro pulmón, que es ineficiente.

Nuestros pulmones no son ineficientes. La hemoglobina en las células sanguíneas que circulan a través de los pulmones se satura al 100% con oxígeno antes de salir de los alvéolos donde se produce el intercambio de gases. No puede pedir una mejor eficiencia que el 100%. El aire que respiramos tiene más que suficiente oxígeno para saturar completamente nuestra sangre. Respirar el exceso no es una indicación de ineficiencia pulmonar.

No son ineficientes. Tienen reservas en caso de máximo esfuerzo o enfermedad. Piense que hay más electricidad en su casa de la que necesita en cualquier momento … pero puede encender más luces si es necesario.

Solo podemos absorber oxígeno cuando la “concentración” (presión parcial de oxígeno específica) en su sangre es menor que la “concentración” en el aire. Si respira aire que tiene una presión parcial de oxígeno menor que la sangre en sus alvéolos (las estructuras en sus pulmones que se ocupan del intercambio de gases), no importa la cantidad de oxígeno en el aire que no podrá tomar cualquiera de eso. Es por eso que no absorbemos todo el oxígeno del aire; para hacer eso, necesitarías mantener el aire dentro mientras corres sangre, a pesar de que cada vez tiene menos oxígeno en él hasta que tengas sangre que tiene 0%, momento en el que ahora puedes exhalar sabiendo que has tomado todo el oxígeno de tu aliento … que sería una manera mucho menos eficiente de hacer las cosas cuando no estamos cortos de oxígeno en lo más mínimo.