Gli scambi respiratori

Gli scambi respiratori avvengono a livello delle pareti degli alveoli polmonari costituite da cellule coperte da un sottile velo liquido; il sangue è separato dall'aria da due sottili strati di cellule: la parete dell'alveolo e l'endotelio del capillare.

Lo scambio di gas avviene per effetto della differenza di pressione fra l'ossigeno dell'aria e quello del sangue (fenomeno della diffusione dei gas).

L'ossigeno più concentrato nell'aria (21%) che nel sangue (16%) tende a passare dal primo al secondo. Disciolto nel plasma sanguigno, l'ossigeno viene fissato dall'emoglobina, contenuta nei globuli rossi, il cui eme (gruppo prostetico contenente Fe) si lega all'ossigeno tramite legami reversibili, producendo ossiemoglobina; sempre a causa della differenza di pressione, maggiore nel sangue che negli alveoli, l'anidride carbonica passa da questo alla cavità degli alveoli, da cui viene espulsa mediante l'espirazione.
L'ossigeno è scarsamente solubile nell'acqua per cui il 98% dell'ossigeno trasportato dalla corrente sanguigna è legato all'emoglobina.

L'anidride carbonica è invece molto più solubile ed, una volta disciolta, la maggior parte di essa reagisce con l'acqua presente nel sangue formando acido carbonico, secondo la reazione

CO2 + H2O ----» H2CO3

Questo si scinde in ioni H+ e ioni bicarbonato HCO3- Quindi alla fine il 9% si trova in soluzione fisica nel plasma ed il 64% è invece presente nel plasma e nel citosol dei globuli rossi sotto forma di ione bicarbonato; il 27% è legata all'emoglobina in forma di carbodiossiemoglobina. Al livello polmonare l'anidride carbonica legata all'emoglobina si dissocia da essa e diffonde negli alveoli insieme a quella disciolta nel plasma; quella in forma di acido carbonico viene liberata tramite l'azione dell'enzima anidrasi carbonica che catalizza la reazione:
H2CO3 ----» CO2 + H2O

e quindi diffonde anch'essa.

L'azoto, presente per i 4/5 nell'aria, è un gas inerte, cioè non reagisce con l'emoglobina: viene inspirato ed espirato tale e quale; solo in piccole quantità si scioglie nel plasma, dove peraltro non compie alcuna reazione.