3. عملية التنفس وتبادل الغازات

وتنقسم عملية التنفس إلى مرحلتين:

أ. المرحلة الأولى: التنفس الخارجي، ويتمثل في عمليتي الشهيق والزفير، وتتم أثناءه عملية تبادل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون بين الدم والهواء الجوي داخل الرئتين، وفيها يتحول الدم غير المؤكسج إلى دم مؤكسج ، حيث تحاط الحويصلات الهوائية كلياً بالشعيرات الدموية (أُنظر شكل الحويصلة الهوائية)، ويحدث داخلها تبادل الغازات، وذلك عندما يتخلل أكسجين الهواء الجوي الموجود داخل الحويصلات الدم. وفي المقابل ينطلق ثاني أكسيد الكربون من الدم إلى هواء الحويصلات الهوائية. والغشاء المكون للحويصلات الهوائية والشعيرات الدموية يتكون من خلية واحدة، وعلى ذلك لا يتعدى سمك الجدارين معاً 0.0004 ملليمتر.

ب. المرحلة الثانية: التنفس الداخلي، وهي عملية مماثلة للتنفس الخارجي، لكنها تكون على مستوى أنسجة الجسم والخلية، حيث تتم ثمة عملية تبادل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون، وفيها يتحول الدم المؤكسج إلى دم غير مؤكسج. فعندما يصل الدم المؤكسج إلى الخلايا، ينفذ الأكسجين خلال جدر الخلايا ليستخدم في العمليات الكيميائية والحيوية داخل الخلية. ونتيجة لعملية التمثيل الغذائي، يقل تركيز الأكسجين، وفي المقابل تزداد نسبة ثاني أكسيد الكربون الذي يخترق جدر الخلايا ليذهب إلى الدم (أُنظر شكل آلية تبادل الغازات بالجسم)، فيذوب 5% منه في بلازما الدم، ويتحد 25% منه مع هيموجلوبين الدم بمساعدة بعض الإنزيمات الخاصة.

أما الباقي (حوالي70%)، فيتحد مع الماء الموجود في خلايا الدم الحمراء ليكون حمض الكربونيك، وهو حمض غير ثابت، وبالتالي ينحل إلى أيون هيدروجين، وأيون البيكربونات. وعندما يصل الدم إلى الحويصلات الهوائية في الرئة، تحدث تفاعلات كيميائية، تؤدي إلى إطلاق ثاني أكسيد الكربون،الذي يتخلل جدر الحويصلات تاركاً الدم لينطلق في الزفير مع بخار الماء.