Figura ilustrează difuziunea, etapa respirației care urmează după ventilația alveolară: oxigenul trece din alveole în sângele capilar, iar dioxidul de carbon trece în sens invers. Desenul mărește un singur loc din rețeaua de capilare care înconjoară alveolele în acinul pulmonar (Figura 95). Citește-l de sus în jos: sus se află alveola (și, pe margini, alveolele vecine), la mijloc peretele subțire care desparte alveolele de sânge, iar jos sângele din capilarul pulmonar. Săgeata dreaptă de la bază arată sensul în care curge sângele, iar săgețile curbe arată drumul gazelor: oxigenul coboară spre sânge, dioxidul de carbon urcă spre alveolă.

Ce se află de o parte și de alta a peretelui

• Alveola conține aerul alveolar, cu o compoziție foarte diferită de a aerului atmosferic. La fiecare respirație, acest aer este înlocuit doar parțial, din el este extras oxigenul, primește permanent $\ce{CO2}$ din sângele pulmonar, iar aerul inspirat a fost umezit înainte să ajungă aici.
• Plasma umple capilarul, iar în ea plutește o hematie (eritrocit), unul dintre elementele figurate ale sângelui: o celulă fără nucleu, cu rol în transportul $\ce{O2}$ și $\ce{CO2}$ (Figura 87).
• Artera pulmonară și vena pulmonară stau la capetele săgeții de la bază. Arterele pulmonare aduc sângele cu $\ce{CO2}$ spre rețeaua capilară din jurul alveolelor, iar sângele cu $\ce{O2}$ este colectat de venele pulmonare, care se varsă în atriul stâng.

Membrana alveolo-capilară

Peretele dintre alveole și plasmă, desenat ca o bandă de celule turtite cu nuclei, este membrana alveolo-capilară (respiratorie). Desenul nu îi numește straturile, dar manualul arată că este alcătuită din endoteliul capilar, interstițiul pulmonar, epiteliul alveolar și surfactant, lichidul tensioactiv care căptușește pe dinăuntru pereții alveolari. Grosimea ei medie este de 0,6 microni, iar suprafața totală de 50-100 m². Membrana este deci foarte subțire și foarte întinsă, două însușiri care cresc rata difuziunii (vezi factorii de la final).

Regula care dă sensul săgeților

Difuziunea are loc numai acolo unde există o diferență de presiune și merge totdeauna dinspre zona cu presiune mare spre zona cu presiune mică. Oxigenul are presiunea parțială mai mare în alveolă, iar dioxidul de carbon în sânge, de aceea săgețile lor au sensuri opuse.

Drumul oxigenului

Presiunea parțială a $\ce{O2}$ este de 100 mm Hg în aerul alveolar și de numai 40 mm Hg în sângele care intră în capilarele pulmonare. Săgeata lui pornește din alveolă, străbate peretele și se desface sub el în două ramuri, care arată ordinea pașilor:

1. Ramura care se oprește în plasmă („$\ce{O2}$ dizolvat în plasmă”): după ce traversează membrana, moleculele de $\ce{O2}$ se dizolvă întâi în plasmă, iar presiunea parțială a $\ce{O2}$ din plasmă crește.
2. Ramura care coboară în hematie („$\ce{O2}$”): apoi $\ce{O2}$ difuzează în hematie și se combină reversibil cu ionii de fier din hemoglobină, transformând dezoxihemoglobina în oxihemoglobină.

În mod normal, presiunile parțiale ale $\ce{O2}$ din alveolă și din sânge se egalează în 0,25 secunde. Hematia petrece în capilarul pulmonar, adică pe drumul arătat de săgeata de la bază, în medie 0,75 secunde. Restul de 0,50 secunde se numește margine de siguranță și asigură o preluare adecvată a $\ce{O2}$ în perioade de stres, cum ar fi efortul fizic sau expunerea la altitudini mari.

Drumul dioxidului de carbon

Presiunea parțială a $\ce{CO2}$ este de 46 mm Hg în sângele din capilarele pulmonare și de 40 mm Hg în aerul alveolar. Săgeata lui urcă în două trepte, în oglindă cu cea a oxigenului:

1. Prima săgeată pleacă din hematie, de la „$\ce{CO2}$ din $\ce{HCO3-}$”, și se oprește în plasmă. Formula $\ce{HCO3-}$ este cea a bicarbonatului, una dintre substanțele anorganice ale plasmei. Sub formă de bicarbonat plasmatic, obținut prin fenomenul de membrană Hamburger (fenomenul migrării clorului) la nivelul eritrocitelor, se transportă 90 % din $\ce{CO2}$.
2. A doua săgeată pornește din plasmă, unde gazul se află ca „$\ce{CO2}$ dizolvat în plasmă”, străbate membrana și intră în alveolă. De aici, $\ce{CO2}$ este eliminat prin expirație.

Pe lângă bicarbonat, $\ce{CO2}$ mai este transportat dizolvat fizic în plasmă (5 %) și sub formă de carbaminohemoglobină (5 %), formă pe care figura nu o arată. Deși diferența de presiune a $\ce{CO2}$ ($46 - 40 = 6$ mm Hg) este doar o zecime din cea a $\ce{O2}$ ($100 - 40 = 60$ mm Hg), $\ce{CO2}$ difuzează de 20 de ori mai repede, pentru că este de 25 de ori mai solubil decât $\ce{O2}$ în lichidele organismului. Presiunile lui parțiale se egalează tot în 0,25 secunde.

De ce depinde rata difuziunii

Manualul enumeră patru factori care influențează rata difuziunii gazelor prin membrana alveolo-capilară:

• Presiunea parțială a gazului în alveolă, deasupra peretelui din desen.
• Presiunea parțială a gazului în capilarul pulmonar, sub perete. Împreună, primii doi factori dau diferența de presiune care stabilește sensul săgeților.
• Coeficientul de difuziune al gazului, specific pentru fiecare tip de moleculă.
• Dimensiunile membranei respiratorii: rata difuziunii este invers proporțională cu grosimea membranei și direct proporțională cu suprafața ei.