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.

Vie respiratorie

Gli esseri umani possono respirare sia dalla bocca che dal naso, perché sia l'una che l'altro si aprono nella faringe; la via migliore è comunque quella nasale tramite la quale l'aria viene pre-riscaldata e liberata dalle impurità più grossolane passando attraverso i meandri nasali. Tramite le coane l'aria passa poi nella faringe e quindi nella laringe.

La laringe è posta sotto l'osso ioide, ed è formata da uno scheletro cartilagineo costituito da varie parti (una di queste è l'epiglottide che chiude la laringe durante la deglutizione, regolando l'ingresso di aria e di cibo). Queste cartilagini sono legate tra loro da legamenti e muscoli. La laringe è rivestita internamente da mucosa. Nel campo laringeo si trovano le corde vocali, pieghe pari e simmetriche, presenti in numero di due per lato, queste vibrando al passaggio dell'aria che emettono suoni che verranno poi modulati con l'aiuto delle labbra e della lingua.

L’aria ispirata passa poi nella trachea, un canale cilindrico lungo circa 12 cm con diametro di 20 mm. Internamente è rivestita da un epitelio mucoso munito di ciglia che vibrando in senso contrario a quello dell'aria, contrastano l'entrata della polvere nelle vie aeree.

La trachea si divide a livello della quarta vertebra dorsale in due bronchi principali destro e sinistro. I 2 bronchi penetrano nella massa polmonare e si ramificano, mentre da parte cartilaginea diminuisce sempre più. I bronchioli sono le diramazioni più sottili e si dicono respiratori quando hanno le pareti dotate di dilatazioni sacciformi: gli alveoli. I bronchioli terminano a fondo cieco e sono chiamati infundiboli. Mentre tutto l’epitelio dell'apparato respiratorio è cigliato, quello degli alveoli è sottilissimo monostratificato e privo di ciglia.