В организме газообмен Ог и СО2 через альвеолярно-капиллярную мембрану происходит с помощью диффузии. Диффузия Ог и С02 через аэрогематический барьер зависит от следующих факторов: вентиляции дыхательных путей; смешивания и диффузии газов в альвеолярных протоках и альвеолах; смешивания и диффузии газов через аэрогематический барьер, мембрану эритроцитов и плазму альвеолярных капилляров; химической реакции газов с различными компонентами крови, и наконец от перфузии кровью легочных капилляров.
Диффузия газов через альвеолярно-капиллярную мембрану легких осуществляется в два этапа. На первом этапе диффузионный перенос газов происходит по концентрационному градиенту через тонкий аэрогематический барьер, на втором — происходит связывание газов в крови легочных капилляров, объем которой составляет 80—150 мл, при толщине слоя крови в капиллярах всего 5—8 мкм и скорости кровотока около 0,1 мм* с-1. После преодоления аэро- гематического барьера газы диффундируют через плазму крови в эритроциты.
Значительным препятствием на пути диффузии Ог является мембрана эритроцитов. Плазма крови практически не препятствует диффузии газов в отличие от альвеолярно-капиллярной мембраны и мембраны эритроцитов (рис. 8.6).
Общие закономерности процесса диффузии могут быть выражены в соответствии с законом Фика следующей формулой:
где М — количество газа, t — время,
— скорость диффузии, 
— разница парциального давления газа в двух точках, X — расстояние между этими точками, С — поверхность газообмена, К — коэффициент диффузии, а — коэффициент растворимости газа.
В легких
является градиентом давлений газа в альвеолах и в крови легочных капилляров. Проницаемость альвеалярно-капил-Рис. 8.6. Аэрогематический барьер.
1 — сурфактант; 2 — эпителий альвеол; 3 — интерстициальное пространство; 4 — эндотелий капилляров; 5 — плазма крови; 6 — эритроцит.
лярной мембраны прямо пропорциональна площади контакта между функционирующими альвеолами и капиллярами (С), коэффициентам диффузии и растворимости (К и а).
Анатомо-физиологическая структура легких создает исключительно благоприятные условия для газообмена: дыхательная зона каждого легкого содержит около 300 млн альвеол и приблизительно аналогичное число капилляров, имеет площадь 40—140 м2, при толщине аэро тематического барьера всего 0,3—1,2 мкм.
Особенности диффузии газов через аэрогематический барьер количественно характеризуются через диффузионную способность легких. Диффузионную способность легких, например для Ог, можно определить по формуле:
где
I — диффузионная способность легких,
— количество потребляемого кислорода,
— парциальное давление и
напряжение кислорода соответственно в альвеолярном воздухе и в артериальной крови.
Для
диффузионная способность легких — это объем газа, переносимого из альвеол в кровь в минуту при градиенте альвеолярно-капиллярного давления газа 1 мм рт. ст. Согласно закону Фика, диффузионная способность мембраны аэрогематического барьера обратно пропорциональна ее толщине и молекулярной массе газа и прямо пропорциональна площади мембраны и в особенности коэффициенту растворимости
в жидком слое альвеоляр
но-капиллярной мембраны.