Intercambio gaseoso

Tu cuerpo necesita captar oxígeno y eliminar dióxido de carbono. Este proceso de intercambio ocurre en el sistema de intercambio gaseoso. El aire sigue esta ruta hacia adentro del cuerpo:

• por la tráquea (la tráquea),
• hacia dos bronquios (uno para cada pulmón),
• hacia muchos bronquiolos más pequeños,
• y finalmente hacia tinyas sacas de aire llamadas alvéolos, profundamente en los pulmones.

Cada alvéolo está envuelto en una red de capilares, lo que acerca mucho el aire a la sangre.

Los cilios, las células caliciformes y las glándulas mucosas trabajan juntos para mantener los pulmones limpios y saludables: el moco atrapa la suciedad y los microbios, y los cilios lo transportan fuera para ser tragado.

Los alvéolos son superficies excelentes para el intercambio de gases porque tienen:

• un área superficial total muy grande (millones de sacas diminutas),
• paredes muy finas — el epitelio alveolar y la pared capilar tienen cada uno solo una célula de espesor, por lo que la distancia a cruzar es mínima,
• un rico suministro sanguíneo proveniente de la red capilar,
• un revestimiento húmedo, para que los gases se disuelvan antes de cruzar.

Los gases se mueven por difusión a lo largo de sus gradientes de concentración:

• el oxígeno tiene alta concentración en el aire alveolar y baja concentración en la sangre, por lo que difunde desde el aire hacia la sangre.
• el dióxido de carbono tiene alta concentración en la sangre y baja concentración en el aire alveolar, por lo que difunde desde la sangre hacia el aire para ser exhalado.

Bajo el microscopio, el tejido pulmonar real parece un delicado encaje rosado. Los muchos espacios abiertos son los alvéolos, y las líneas rosadas finas entre ellos son las paredes donde ocurre el intercambio gaseoso:

La ventilación mantiene el aire fresco en los alvéolos, y el flujo sanguíneo continuo lleva los gases away. Ambos mantienen los gradientes de concentración pronunciados, de modo que el intercambio gaseoso permanece rápido.

Ejemplo resuelto. Use la ley de Fick para explicar por qué los alvéolos permiten un intercambio gaseoso tan rápido. La ley de Fick establece que la tasa de difusión es proporcional a

por lo que una tasa rápida requiere que los tres términos favorezcan este proceso. Área superficial: millones de alvéolos proporcionan un área total enorme, aproximadamente $70\ \text{m}^2$. Distancia de difusión: el epitelio alveolar y el endotelio capilar tienen cada uno solo una capa de células aplanadas, por lo que el oxígeno cruza en menos de $1\ \mu\text{m}$. Diferencia de concentración: la ventilación renueva constantemente el aire mientras la circulación lleva constantemente away la sangre oxigenada, por lo que se mantiene un gradiente pronunciado. Vincule cada adaptación al término de la ecuación que sirve: listar "gran área superficial, paredes finas, buen suministro sanguíneo" sin vincularlas a la ley de Fick es una respuesta más débil.

• Vincule cada característica alveolar a una difusión rápida: gran área superficial, paredes finas (de una sola célula), superficie húmeda, buen suministro sanguíneo — una respuesta basada en "área superficial, corta distancia, gradiente pronunciado".
• Empareje el tejido de la vía respiratoria con su función: cartílago (mantiene las vías abiertas), epitelio ciliado + células caliciformes (atrapan y barren el moco), músculo liso y fibras elásticas.
• Formule sus respuestas con ideas de la ley de Fick: tasa $\propto$ área superficial $\times$ diferencia de concentración $\div$ distancia.