Bagaimana Oksigen Berpindah ke dalam Darah di Alveolus?

Setiap kali kita menyedut nafas, udara bergerak melalui hidung, trakea dan salur bronkus ke dalam paru-paru. Namun, oksigen perlu sampai ke dalam darah supaya dapat diedarkan ke seluruh tubuh. Perpindahan ini berlaku di dalam alveolus, iaitu kantung udara yang sangat kecil di hujung salur udara. Bayangkan alveolus sebagai gugusan belon kecil yang dindingnya sangat nipis, dan setiap satu dibalut jaringan salur darah. Paru-paru manusia mengandungi ratusan juta alveolus, dan bilangan tepat berbeza antara orang.

Struktur yang membolehkan pertukaran gas

Setiap alveolus dikelilingi jaringan kapilari, iaitu salur darah yang sangat halus. Penghalang antara udara dalam alveolus dengan darah dalam kapilari itu amat nipis, kira-kira 0.2 hingga 0.6 mikrometer. Satu mikrometer ialah satu perseribu milimeter. Jarak yang begitu pendek memudahkan gas melaluinya. Bahagian dalam alveolus juga dilapisi bahan berlemak yang dirembes oleh sel alveolus. Bahan ini dipanggil surfaktan, dan ia mengurangkan ketegangan permukaan supaya alveolus tidak mudah runtuh semasa kita menghembus nafas. Oksigen tidak begitu mudah larut dalam cecair, jadi paru-paru memerlukan permukaan yang sangat luas untuk memindahkan oksigen dengan secukupnya.

Resapan dan tekanan separa

Udara ialah campuran beberapa gas, dan setiap gas menyumbang sebahagian daripada jumlah tekanan udara. Bahagian itu dipanggil tekanan separa. Darah yang tiba di kapilari paru-paru telah melalui tisu tubuh, jadi ia mengandungi kurang oksigen berbanding udara segar dalam alveolus. Oleh itu, tekanan separa oksigen dalam alveolus lebih tinggi daripada dalam darah tersebut, dan oksigen berpindah ke dalam darah melalui resapan merentasi dinding nipis itu. Proses ini tidak memerlukan sel mengepam oksigen. Pada masa yang sama, karbon dioksida bergerak ke arah bertentangan, iaitu daripada darah ke dalam alveolus, kerana tekanan separanya lebih tinggi dalam darah, lalu dikeluarkan semasa kita menghembus nafas.

Mengekalkan perbezaan tekanan separa

Pertukaran gas berterusan selagi perbezaan tekanan separa dikekalkan, dan dua perkara membantu hal ini. Pertama, darah dalam kapilari sentiasa mengalir, jadi darah yang telah mengambil oksigen dibawa pergi dan darah baharu yang kurang oksigen tiba menggantikannya. Kedua, gerakan bernafas menukar udara dalam alveolus secara berkala, jadi oksigen yang telah berpindah ke dalam darah digantikan dengan udara segar, dan karbon dioksida yang tiba dikeluarkan. Jika salah satu daripada dua perkara ini terhenti, perbezaan itu mengecil dan resapan menjadi perlahan. Itulah sebabnya otot pernafasan yang menggerakkan udara dan jantung yang mengepam darah perlu bekerja bersama-sama.

Hemoglobin membawa oksigen

Selepas memasuki darah, kebanyakan oksigen terikat pada hemoglobin, iaitu protein dalam sel darah merah yang mengandungi zat besi. Setiap molekul hemoglobin boleh mengikat sehingga empat molekul oksigen. Apabila tekanan separa oksigen tinggi seperti dalam paru-paru, hemoglobin mengikat oksigen dengan mudah. Apabila darah sampai ke tisu yang tekanan separa oksigennya rendah, hemoglobin lebih mudah melepaskannya. Tanpa hemoglobin, darah hanya dapat membawa oksigen yang larut terus dalam cecairnya, iaitu jumlah yang kecil. Pengikatan yang bergantung pada tekanan separa ini membolehkan satu pengangkut yang sama mengambil oksigen di tempat yang banyak dan menyerahkannya di tempat yang memerlukan. Bagaimana sel menggunakan oksigen itu ialah proses lain yang dipanggil respirasi sel, dan ia tidak dibincangkan di sini.