Kaasujenvaihtoa

Kaasujen vaihtoa (kaasujenvaihtoa) tarkoittaa prosessia, jossa elintoiminnoille välttämättömät kaasut, hapen ohuesti siirtyminen ympäristöstä elimistöön ja hiilidioksidin poistuminen elimistöstä ympäristöön, siirtyvät fysiologisessa tasapainossa. Elimistön suurin osa kaasujenvaihdosta tapahtuu hengityselinten kautta, kuten keuhkojen alvelloissa (alveolit), mutta joissakin eliöissä vaihtoa tapahtuu ihon kautta tai kidusten välityksellä. Prosessi perustuu diffuusion osapaine-erosta.

Keuhkoissa kaasujen vaihto tapahtuu alveolien ja keuhkokapillaarien välisessä rajapinnassa. Hapenkuljetus verenkiertoon tapahtuu diffuusion avulla alveolien ilmasta punasoluihin, joissa happi sitoutuu hemoglobiiniin. Samanaikaisesti hiilidioksidi siirtyy veren hiukkasista takaisin alveoleihin ja poistuu uloshengityksen kautta. Tehokkuus riippuu suuresta alveolipinnasta, erittäin ohueista verimembraaneista ja pienistä osapaine-erosta.

Kaasujenvaihtoon vaikuttavat tekijät ovat osapaine-erot, hengityspinnan paksuus ja sen pinta-ala sekä verenkierron ja ilmanvaihdon yhteistoiminta (ventilaatio–perfusio, V/Q-suhde). Alueellinen tai systeeminen toimintahäiriö, kuten fibrotisaatio, keuhkopöhö tai infektiot, voi heikentää kaasujen diffuusiota ja alentaa hapen; sekä altitudi voi vähentää ilmanpaine-eroja.

Kasveilla kaasujen vaihtoa säätelee pääasiassa stomaatit, joiden kautta hiilidioksidi ja happea siirtyvät ilman ja kasvin välillä. Fotosynteesin aikana kasvit ottavat hiilidioksidia ja vapauttavat happea, kun taas solujen hengitys tuottaa hiilidioksidia. Tämä yhteisvaihto kuvaa kahta dynaamista prosessia, jotka ovat keskeisiä sekä hengitys- että fotosyntesijärjestelmissä.