Η ανταλλαγή αερίων στους πνεύμονες είναι μια ζωτικής σημασίας διαδικασία που επιτρέπει στο σώμα μας να προσλαμβάνει το απαραίτητο οξυγόνο και να αποβάλλει το διοξείδιο του άνθρακα, ένα προϊόν του μεταβολισμού. Αυτή η διαδικασία λαμβάνει χώρα στις κυψελίδες, μικροσκοπικούς αεροθύλακες που βρίσκονται στα άκρα των βρόγχων μέσα στους πνεύμονες.
Κάθε πνεύμονας περιέχει εκατομμύρια κυψελίδες, οι οποίες περιβάλλονται από ένα πυκνό δίκτυο τριχοειδών αγγείων, δηλαδή πολύ λεπτών αιμοφόρων αγγείων. Τα τοιχώματα τόσο των κυψελίδων όσο και των τριχοειδών είναι εξαιρετικά λεπτά, συνήθως πάχους μόνο ενός κυττάρου. Αυτή η λεπτή δομή είναι κρίσιμη για την αποτελεσματικότητα της ανταλλαγής αερίων.
Η ανταλλαγή αερίων γίνεται μέσω της διαδικασίας της διάχυσης. Τα αέρια, όπως το οξυγόνο και το διοξείδιο του άνθρακα, κινούνται από μια περιοχή υψηλότερης συγκέντρωσης σε μια περιοχή χαμηλότερης συγκέντρωσης. Όταν εισπνέουμε, ο αέρας που φτάνει στις κυψελίδες είναι πλούσιος σε οξυγόνο. Ταυτόχρονα, το αίμα που φτάνει στα τριχοειδή γύρω από τις κυψελίδες, προερχόμενο από την καρδιά (και τελικά από τους ιστούς του σώματος), είναι φτωχό σε οξυγόνο και πλούσιο σε διοξείδιο του άνθρακα.
Λόγω αυτής της διαφοράς συγκέντρωσης, το οξυγόνο διαχέεται από τις κυψελίδες (όπου η συγκέντρωσή του είναι υψηλή) προς το αίμα των τριχοειδών (όπου η συγκέντρωσή του είναι χαμηλή). Ταυτόχρονα, το διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο έχει υψηλή συγκέντρωση στο αίμα των τριχοειδών και χαμηλή συγκέντρωση στις κυψελίδες, διαχέεται από το αίμα προς τις κυψελίδες. Από εκεί, το διοξείδιο του άνθρακα αποβάλλεται από το σώμα με την εκπνοή. Το οξυγονωμένο πλέον αίμα επιστρέφει στην καρδιά για να διοχετευθεί σε όλο το σώμα.
