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Gli scambi respiratori

Tutte le cellule del nostro corpo producono l'energia necessaria per la loro sopravvivenza e per svolgere le loro funzioni attraverso la reazione della respirazione cellulare.

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38 ATP

Tutte le cellule del nostro corpo devono pertanto essere continuamente rifornite di ossigeno e liberate dall'anidride carbonica prodotta durante questa reazione.

L'ossigeno giunge a tutte le cellule del nostro corpo grazie al sangue, che svolge anche la funzione di allontanare l'anidride carbonica prodotta dalla respirazione cellulare.

L'ossigeno e l'anidride carbonica sono trasportati dal sangue grazie ad una proteina, l'emoglobina, contenuta nei globuli rossi. L'emoglobina è una proteina globulare in grado di legare "alternativamente" e in modo labile l'ossigeno e l'anidride carbonica.

Negli alveoli polmonari l'ossigeno contenuto nell'aria si diffonde nel sangue e, viceversa, l'anidride carbonica contenuta nel sangue si diffonde nell'aria contenuta negli alveoli.

A livello degli alveoli polmonari la distanza tra l'aria contenuta negli alveoli e il sangue, che circola nella fitta di rete di capillari che circonda gli alveoli, è estremamente ridotta e i gas contenuti nel sangue e nell'atmosfera possono diffondersi con facilità attraverso le sottili membrane (quella degli alveoli e quella dei capillari) che li separano.

Negli alveoli polmonari c'è una maggiore concentrazione di ossigeno rispetto al sangue nel sangue che scorre nei capillari attorno agli alveoli, per cui l'ossigeno attraversa le membrane e si lega in modo labile (il legame è debole) all'emoglobina contenuta nei globuli rossi, che si trasforma in ossi-emoglobina. Il sangue è ora ricco di ossigeno e prende il nome di sangue arterioso.

Attraverso la circolazione sanguigna arteriosa l'ossi-emoglobina raggiunge quindi tutti i tessuti del nostro corpo dove invece la concentrazione di ossigeno è minore, per cui l'ossigeno si "slega" dall'ossi-emoglobina (che ritorna quindi allo stato di emoglobina) e si diffonde nelle cellule. La cessione dell'ossigeno da parte dell'ossi-emoglobina è favorita da concentrazioni relativamente elevate di anidride carbonica, che a sua volta si lega in modo labile all'emoglobina originando la carbossi-emoglobina e si scioglie nella parte liquida del sangue. Il sangue è ora ricco di anidride carbonica e prende il nome di sangue venoso.

Attraverso la circolazione venosa il sangue ricco di carbossi-emoglobina e di anidride carbonica in soluzione raggiunge i polmoni dove l'anidride carbonica diffonde dal sangue verso l'aria alveolare e l'ossigeno si lega nuovamente all'emoglobina ricominciando il ciclo.

La diversa composizione dell'aria inspirata ed espirata riassume quantitativamente gli scambi di gas che avvengono negli alveoli polmonari.