Intercambio y Transporte de Gas

El intercambio de gases, la ingesta de oxígeno molecular (O₂) del medioambiente y la salida de dióxido de carbono (CO₂) al medioambiente es necesario para el funcionamiento celular. El intercambio de gases durante la respiración se produce en gran medida mediante el movimiento de moléculas de gas a lo largo de gradientes de presión. El gas viaja desde áreas de mayor presión parcial a áreas de menor presión parcial. En los mamíferos, el intercambio de gases se produce en los alvéolos de los pulmones, que están adyacentes a los capilares y comparten membrana con ellos.

Cuando los pulmones se expanden, la resultante disminución de la presión relativa a la atmósfera atrae oxígeno hacia los pulmones. El aire que ingresa a los pulmones desde el medioambiente tiene una mayor concentración de oxígeno y una menor concentración de dióxido de carbono que la sangre sin oxígeno que viaja desde el corazón a los pulmones. Así, el oxígeno se difunde desde los alvéolos hacia la sangre en los capilares, desde donde puede llegar a los tejidos. El dióxido de carbono, por el contrario, se difunde desde los capilares hasta los alvéolos, donde puede ser expulsado mediante la exhalación.

Presión parcial

El flujo de gas está determinado por el gradiente de presión de cada gas, y cada gas se mueve a favor de su gradiente. La presión ejercida por un gas individual en una mezcla de gases es su presión parcial, y cada gas pasa de una presión parcial mayor a una menor. Por tanto, los movimientos de O₂ y CO₂ no están directamente relacionados.

El panorama

El cuerpo humano utiliza el oxígeno para convertir el azúcar y otras moléculas orgánicas en el compuesto energético ATP durante el proceso de respiración celular. Un subproducto de la respiración celular es el CO₂, que debe eliminarse de las células o cambiará el pH y dañará las células. Debido a que el oxígeno es necesario para proporcionar energía para funciones celulares cruciales y no se puede permitir que se acumule CO₂, el cuerpo humano necesita un flujo constante de sangre hacia y desde todos los tejidos para permitir el intercambio de gases.

Alvéolos

Los sistemas respiratorio y circulatorio se encuentran estructural y funcionalmente en los alvéolos. Los alvéolos y los capilares están entrelazados y se tocan físicamente, y como ambos suelen tener el grosor de una célula, el intercambio de gases se produce fácilmente entre los dos. Aunque los pulmones no son grandes, la cantidad de O₂ y CO₂ que se intercambia es enorme porque hay muchísimos alvéolos (cientos de millones por pulmón) con una superficie de alrededor de 100 m².