Πώς εμφανίζεται η αναπτυσσόμενη ανταλλαγή;

Η ανταλλαγή αερίων είναι η διαδικασία μετακίνησης οξυγόνου από το περιβάλλον στο αίμα και το διοξείδιο του άνθρακα από το αίμα στο περιβάλλον. Αυτή η διαδικασία είναι απαραίτητη για όλους τους ζωντανούς οργανισμούς, καθώς το οξυγόνο είναι απαραίτητο για την κυτταρική αναπνοή και το διοξείδιο του άνθρακα είναι ένα απόβλητο προϊόν αυτής της διαδικασίας.

Ακολουθεί μια κατανομή του τρόπου με τον οποίο συμβαίνει αέριο ανταλλαγή:

1. Αναπνοή (εξαερισμός):

* εισπνοή: Το διάφραγμα συστέλλεται και ισοπεδώνει, ενώ το κλουβί του νεύρου επεκτείνεται, αυξάνοντας τον όγκο της κοιλότητας του θώρακα. Αυτό δημιουργεί χαμηλότερη πίεση στους πνεύμονες σε σύγκριση με τον εξωτερικό αέρα, προκαλώντας τον αέρα να βιαστεί στους πνεύμονες.

* Εκπνοή: Το διάφραγμα χαλαρώνει και επιστρέφει στο σχήμα του θόλου, ενώ το κλουβί του νευρώματος, μειώνοντας τον όγκο της θωρακικής κοιλότητας. Αυτό αυξάνει την πίεση στους πνεύμονες, αναγκάζοντας τον αέρα έξω.

2. Διάχυση:

* οξυγόνο: Το οξυγόνο στον εισπνεόμενο αέρα διαχέεται από τις κυψελίδες (μικροσκοπικά αερόσακους στους πνεύμονες) στα γύρω τριχοειδή αγγεία (μικροσκοπικά αιμοφόρα αγγεία) λόγω της υψηλότερης συγκέντρωσης οξυγόνου στις κυψελίδες σε σύγκριση με το αίμα.

* διοξείδιο του άνθρακα: Το διοξείδιο του άνθρακα διαχέεται από το αίμα στα τριχοειδή αγγεία στις κυψελίδες λόγω της υψηλότερης συγκέντρωσης διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα. Αυτό συμβαίνει επειδή το αίμα μεταφέρει συνεχώς το διοξείδιο του άνθρακα, ένα απόβλητο προϊόν κυτταρικής αναπνοής, στους πνεύμονες.

3. Μεταφορά στο αίμα:

* οξυγόνο: Το οξυγόνο συνδέεται με την αιμοσφαιρίνη σε ερυθρά αιμοσφαίρια, τα οποία το μεταφέρουν σε όλο το σώμα στους ιστούς.

* διοξείδιο του άνθρακα: Το διοξείδιο του άνθρακα μεταφέρεται στο αίμα με τρεις τρόπους:

* Διαλυμένο στο πλάσμα

* Δεσμευμένη στην αιμοσφαιρίνη

* Ως διττανθρακικό ιόντα (HCO3-)

4. Κυτταρική αναπνοή:

* Το οξυγόνο χρησιμοποιείται από τα κύτταρα για την παραγωγή ενέργειας μέσω της κυτταρικής αναπνοής. Αυτή η διαδικασία παράγει διοξείδιο του άνθρακα ως προϊόν αποβλήτων.

5. Εκπνοή:

* Το διοξείδιο του άνθρακα στο αίμα μεταφέρεται πίσω στους πνεύμονες και εκπνέει στην ατμόσφαιρα.

Παράγοντες που επηρεάζουν την ανταλλαγή αερίων:

* επιφάνεια επιφάνειας των κυψελίδων: Μια μεγαλύτερη επιφάνεια επιτρέπει την αποτελεσματικότερη ανταλλαγή αερίων.

* Διαβαθμίσεις μερικής πίεσης: Η διαφορά στη μερική πίεση μεταξύ των κυψελίδων και της διάχυσης του αίματος.

* Απόσταση διάχυσης: Μία μικρότερη απόσταση μεταξύ των κυψελίδων και των τριχοειδών αγγειών επιτρέπει ταχύτερη διάχυση.

* Ροή αίματος: Απαιτείται επαρκής ροή αίματος για τη μεταφορά οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα.

Οργανισμοί και ανταλλαγή αερίων:

* ζώα: Διαφορετικά ζώα έχουν εξελίξει διάφορα αναπνευστικά συστήματα για την ανταλλαγή αερίων, ανάλογα με το βιότοπό και τον τρόπο ζωής τους.

* Φυτά: Τα φυτά χρησιμοποιούν stomata (πόροι στα φύλλα) για ανταλλαγή αερίων. Λαμβάνουν διοξείδιο του άνθρακα για φωτοσύνθεση και απελευθερώνουν οξυγόνο ως υποπροϊόν.

Σημαντική σημείωση: Η ανταλλαγή αερίων είναι μια πολύπλοκη διαδικασία που περιλαμβάνει πολλαπλά συστήματα που συνεργάζονται. Οποιαδήποτε βλάβη σε ένα από αυτά τα συστήματα μπορεί να επηρεάσει σημαντικά την ανταλλαγή αερίων, οδηγώντας σε διάφορα προβλήματα υγείας.