Wymiana gazowawymiana gazowaWymiana gazowa to proces wymiany gazów oddechowych (tlenu i dwutlenku węgla) między organizmem a otoczeniem oraz między płynami ustrojowymi a komórkami ciała. Proces ten opiera się na zjawisku dyfuzjidyfuzjadyfuzji, która przebiega zgodnie z różnicą ciśnień parcjalnychciśnienie parcjalne (cząsteczkowe)ciśnień parcjalnych (wyrażanych w kPakPakPa i mmHgmmHgmmHg).

Wymiana gazowa przebiega w dwóch etapach:

Pierwszy etap to wymiana gazowa zewnętrznawymiana gazowa zewnętrznawymiana gazowa zewnętrzna, która zachodzi między organizmem a otoczeniem za pośrednictwem powierzchni wymiany gazowej (oddechowej). Drogi pobierania tlenu ze środowiska zewnętrznego i oddawania dwutlenku węgla zależą przede wszystkim od rozmiarów organizmów, ich aktywności, metabolizmu oraz środowiska życia.

Organizmy wodne o małych rozmiarach i mało lub umiarkowanie intensywnym metabolizmie prowadzą wymianę gazową całą powierzchnią ciała. Organizmy większe, aktywne, które mają duże zapotrzebowanie na tlen i dla których wymiana tlenu i dwutlenku węgla przez powierzchnię ciała jest niewystarczająca, wykształciły wyspecjalizowane narządy wymiany gazowej. Są to drogi oddechowe, które transportują gazy oddechowe do komórek ciała.

Wprowadzenie tlenu z wdychanego powietrza do organizmu i usunięcie z niego dwutlenku węgla jest związane z przechodzeniem gazów oddechowych przez powierzchnię wymiany gazowej narządu oddechowego oraz nabłonek włosowatych naczyń krwionośnych.

Rf7Z71QQi6dKH

Ilustracja przedstawia wymianę gazową zewnętrzną. Na ilustracji naczynie krwionośne w postaci rurki łączy się z okrągłą strukturą przedstawiającą pęcherzyk płucny otoczony nabłonkiem. Rurka łącząca się z pęcherzykiem płucnym to po lewej stronie tętniąca płucna przychodząca po prawej stronie w żyłę. Na początku tętnicy jest strzałka skierowana w stronę żyły. Naczynie krwionośne otoczone jest nabłonkiem naczynia włosowatego. Pomiędzy pęcherzykiem płucnym a naczyniem krwionośnym zaznaczono powierzchnię wymiany gazowej. Pomiędzy pęcherzykiem płucnym a naczyniem krwionośnym są dwie strzałki – jedna oznaczająca tlen skierowana jest w stronę tętnicy płucnej z opisem: ciśnienie parcjalne tlenu równa się 40, ciśnienie parcjalne dwutlenku węgla równa się 45. Od napisu biegnie strzałka w dół w stronę pęcherzyka płucnego. Strzałka oznacza dwutlenek węgla. Po stronie żyły płucnej są następujące wartości ciśnienie parcjalne tlenu równa się 100, ciśnienie parcjalne dwutlenku węgla równa się 40. W pęcherzyku płucnym zaznaczono ciśnienie parcjalne tlenu równe jest 100 i ciśnienie parcjalne dwutlenku węgla równe jest 40.

Tlen z pęcherzyków płucnych dyfunduje – przez nabłonek jednowarstwowy płaski, który buduje ścianę pęcherzyka płucnego, oraz śródbłonek naczyń włosowatych – do krwi, gdzie ciśnienie parcjalne tego gazu jest niższe, niż w pęcherzykach płucnych. Dwutlenek węgla, zgodnie z różnicą ciśnień parcjalnych, z krwi przechodzi do pęcherzyków płucnych, skąd podczas wydechu zostaje usunięty na zewnątrz.

Drugi etap wymiany gazowej to wymiana gazowa wewnętrznawymiana gazowa wewnętrznawymiana gazowa wewnętrzna, która polega na przenikaniu gazów oddechowych między płynami ustrojowymi a komórkami ciała.

Rp10kd4eRSkhL

Na ilustracji przedstawiono wymianę gazową wewnętrzną. Po lewej stronie ilustracji jest naczynie krwionośne na dole opisane jako tętnica płucna (tętnicę oznaczono kolorem niebieskim), w górnej części jako żyła płucna (zaznaczono ją na czerwono). Od dołu naczynia krwionośnego jest strzałka skierowana ku górze, w stronę żyły płucnej. Po prawej stronie naczynia krwionośnego są cztery komórki o różnych kształtach. Pomiędzy podłużną komórką a naczyniem krwionośnym są dwie strzałki – jedna oznacza dwutlenek węgla – jest skierowana od naczynia krwionośnego do komórki. Druga strzałka, oznaczająca tlen, biegnie od komórki w stronę naczynia krwionośnego. Poniżej strzałki oznaczającej tlen opisano: ciśnienie parcjalne tlenu jest równe 40, ciśnienie parcjalne dwutlenku węgla jest równe lub większe 45. Na wysokości strzałki z tlenem na naczyniu krwionośnym po stronie tętnicy płucnej są wartości: ciśnienie parcjalne tlenu wynosi 40, ciśnienie parcjalne dwutlenku węgla wynosi 45. W części żyły płucnej są wartości: ciśnienie parcjalne tlenu wynosi 100, ciśnienie parcjalne dwutlenku węgla wynosi 40.

Dwutlenek węgla przechodzi drogą dyfuzji z komórek ciała, gdzie panuje wyższe ciśnienie parcjalne, do krwi. Natomiast tlen swobodnie dyfunduje z krwi do komórek ciała, gdzie ciśnienie parcjalne tego gazu jest niższe. W wymianie gazów pośredniczy płyn tkankowy.

Słownik