تبادل الغازات

تبادل الغازات ( بالإنجليزية Gas exchange ) هو انتقال الغازات من داخل موقع معين في كائن حي إلى خارجه و بالعكس ، توجد العديد من الآليات (الخطوات) لتبادل الغازات في الكائنات الحية تختلف باختلاف طبيعة الكائن الحي ، يحدث تبادل الغازات في أسطح تفصل بين الجو الخارجي و الأعضاء الداخلية لجسم الكائن الحي.

تبادل الغازات في الكائنات أحادية الخلية

يمكن توقع الشكل الخاص للسطوح الفاصلة في الكائنات الحية أحادية الخلية عبر قانون فيك Fick's law الذي يحدد صفات خاصة للأسطح التنفسية تكمن بالآتي :

• مساحة سطحية كبيرة.
• غشاء رقيق نفاذ.
• أن يكون السطح رطباً .

ظاهرة التحكم في التنفس تحدث بسبب تنظيم التنفس عن طريق العصب الحجابي الذي يعمل على على تنظيم انقباض و انبساط عضلة الحجاب الحاجز خلال الشهيق و الزفير ، يحرر العصب الحجابي أوامره مع اختلاف الضغط الجزئي لكل من الأكسجين و ثاني أكسيد الكربون و اختلاف تراكيز أيونات الهيدروجين ، التحكم في التنفس يختلف من حالة إلى أخرى فهو شبيه لحالة الثديات عندما تصبح آلية التنفس أسرع عند أداء التمارنين الرياضية .

تبادل الغازات عند الثديات

يشكل القلب و الرئتين الموقع الرئيس لتبادل الغازات في الثديات ، يؤدي مجال كهربائي عابر (مؤقت ثم يعود و هكذا دواليك) في القلب حيث يؤدي المجال الكهربائي إلى فصل الغازات تبعاً لشحناتها ، تختلف شدة المجال الكهربائي في القلب من موقع و وقت لآخر و هو ما يؤدي لنمط نبضات القلب المختلفة ( نبضات Q R S) ، إن عملية فصل الغازات هذه مهمة لفصل الهيموجلوبين عن الغازات التي يحويها مثل ثاني أكسيد الكربون و غاز الذي يملك جاذبية عالية جداً للهيموجلوبين (أعلى حتى من الأكسجين) بسبب شحنته المخالفة للهموجلبين ، و بعد فصل الهيموجلوبين تماماً عن بقية الغزات ينتقلا معاً (و هما مفصولين) إلى لخلايا الدم الحمراء و يذهب للرئنتين حيث يستعد الهيمجلوبين لكي يتأكسد .

القوة الكبرى التي تؤدي إلى ادخال الأكسجين لجسم الإنسان هو الضغط الجوي ، الضغط الجوي على سطح البحر هو 760 مم زئبق و يشكل الضغط الجزئي للأككسجين 160 مم زئبق في الجو الخارجي و نفسه عند المنخر ، إلا أن الضغط الجزئي للأكسجين ينخفض عند الرغامى إلى 150 مم زئبق بسبب زيادة كثافة بخار الماء الذي يحل محل الأكسجين ، ثم ينخفض عند السنخ الرئوي إلى 100 مم زئبق حيث ينتقل الأكسجين باستمرار إلى الدم .

و بسلوك مشابه يغادر غاز ثاني أكسيد الكربون الناتج عن التنفس الداخلي جسم الإنسان حيث يتغير الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون 45 إلى 40 مم زئبق في السنخ الرئوي ، عندما تزيد كثافة ثاني أكسيد الكربون في الدم فإن 60% منه يذوب في بلازما الدم على صورة بيكربونات H2CO3 ، بينما ينقل الجزء المتبقي عن طريق اتحاده بالهيموجلوبين ( كما يحدث مع الأكسجين ) .

الجدير بالذكر أن ثاني أكسيد الكربون يذوب قبل أن يتحول إلى صورة بيكربونات ، و بعد ذوبانها تتحول إلى H2CO3 عن طريق أنهيداز الكربونية ، و خلال ذوبانها يتحلل H2CO3 إلى H+ و HCO3- ، يتم التخلص من الأخير بمبادلته بأيون كلوريد ، بينما يتم التخلص من أيونات الهيدروجين عن طريق دارئات في الدم .

تبادل الغازات يحدث في أجسام الثديات فقط في سرير الشعيرات (شعيرات دموية توجد في السنخ الرئوي)، لكن يمكن إجراء تجارب عملية توضح تبادل الغازات بتواجد الدم فقط ، الجدير بالذكر أن هناك غازات تدخل جسم الإنسان بنسب ضئيلة جداً (عدد صغير من مليون جزيء) مثل الأمونيا و الأسيتون و الآيسوبرين .

المراجع

ويكيبيديا, الموسوعة الحرة

التصانيف

تنفس  فيزيولوجيا تنفسية