האיברים המשתתפים בתהליך הנשימה
בניגוד למערכת העיכול שמהווה כולה צינור רצוף הפתוח לסביבה החיצונית, מערכת הנשימה מתחילה בצינור רצוף הפתוח לסביבה החיצונית אך הקשר עם הסביבה החיצונית מסתיים בריאות והאוויר נכנס למערכת ויוצא ממנה דרך האף (וקצת גם דרך הפה).
האוויר נכנס דרך האף והפה אל קנה הנשימה, משם מגיע אל הסמפונות ואל הריאות ומשם אל הדם ואל כל הגוף.
האף
בממוצע, בכל דקה אנו מכניסים ומוציאים אוויר מן האף 14 פעמים. בזמן זה אנו קולטים ופולטים כשבעה ליטרים של אוויר. המרחק בין האף לגרון הוא סנטימטרים מעטים, אך הדרך שעובר האוויר באף ארוכה ומפותלת שכן פנים האף בנוי חללים בעלי דפנות מפותלות. חללים אלו נקראים מערות האף. מערות האף מצופות בשכבה של תאים המפרישים ריר והסביבה עשירה בלחות. שכבה זו מכונה רירית האף. הפיתולים באף מגדילים את שטח המגע עם הרירית.
אם האוויר היה נכנס ישירות לריאות, הוא היה מגיע אליהן כמעט תמיד קריר ויבש יותר מהאוויר בריאות. במעבר דרך מערות האף האוויר המתחכך בריריות האף מתחמם וסופח כמות ניכרת של לחות וכך המעבר באף ממזג את האוויר לטמפרטורה וללחות המתאימות לסביבה השוררת בריאות. הודות לכך נמנעות תנודות חריפות של הטמפ' בריאות ובבית החזה בכלל וניתן לראות במנגנון זה כמנגנון הומיאוסטאזי (מנגנון לשמירה על סביבה פנימית יציבה.
בנוסף להיותו ממזג אוויר, חלל האף גם מהווה מסננת יעילה מאוד. 10,000 ליטרים של אוויר הנכנסים לאף ביממה (בממוצע) מכילים כ-150 אלף חיידקים לליטר, בנוסף במקומות רבים בעולם האוויר גם מלא פיח ואבק.
השכבה הרירית של מערות האף מסננת את כל אלה ביעילות מרשימה. רוב החיידקים והחלקיקים האחרים נלכדים בריר המכיל חומרים קוטלי חיידקים וכמו כן על פני התאים ישנה שכבה של ריסים מיקרוסקופיים הנעים בתנועה גלית מתמדת ודוחפים את הריר לכיוון פתח הלוע ושם הוא נבלע בוושט וכך מסולק מן הגוף.
לסיכום, האוויר העובר מן האף אל קנה הנשימה נקי בהרבה מהאוויר שנכנס לאף.
במקרה של מחלה
כאשר יש לנו נזלת הדבר נובע מכך שנכנסת כמות גדולה של חלקיקים מזהמים שנדבקים לשכבה הרירית וגורמים להפרשת ריר מוגברת. הדבר מלווה בהתנפחות של הרקמה עד כדי כך שלעיתים היא מקשה על מעבר האוויר והוא עובר דרך הפה ללא סינון ומיזוג אל הריאות, דבר הגורם לנו לאבד נוזלים רבים.
האוויר עובר דרך הקנה והסמפונות אל הריאות
קנה הנשימה (בניגוד לוושט שנמצאת בסמוך אליו) פתוח כל הזמן ופתחו העליון נסגר אך ורק כאשר מזון נבלע בפה ועובר לוושט. קנה הנשימה מצופה בטבעות סחוס ששומרות עליו פתוח ומייצבות אותו גם כאשר יש עליו לחץ מהצדדים.
לאורך הדפנות הפנימיות של הקנה נמצאים תאים בעלי ריסים כמו שברירית האף. הריסים נעים בתנועה גלית כלפי מעלה ודוחפים שאריות של הריר העמוס בחלקיקים לעבר הלוע ושם הן נבלעות. בכך ישנו סיוע נוסף בסינון האוויר בדרך לריאות.
בהמשך, הקנה מסתעף לשני צינורות הנקראים סמפונות. כל סמפון מסתעף בקצהו לצינורות הממשיכים להסתעף עוד ועוד לסמפונות ההולכים וקטנים. הסמפונות הקטנים ביותר מסתעפים בקצותיהם ונגמרים בהתרחבויות דמויות שקיקים קטנטנים וכדוריים. רקמתה של ריאה ממוצעת בנויה מ-300 מיליון שקיקים שכאלה המחוברים כמו אשכולות ענבים לקצות הצינורות. כל שקיק שכזה נקרא נאדית.
חילופי הגזים בריאות
נאדיות הריאה מלופפות מכל צדדיהן בכלי דם זעירים רבים מאוד המכונים נימי דם. החמצן שבאוויר מומס בשכבת הנוזל הדקה המכסה את הנאדית. החמצן המומס עובר את שכבת התאים של הנאדית דרך שכבת דופן נימי הדם, נכנס לנוזל הדם וממנו אל תאי הדם האדומים הנמצאים בו. תאי דם האדומים מובילים את החמצן אל כל תאי הגוף.
הריבוי העצום של נאדיות הריאה הזעירות וריבוי נימי הדם סביבם מגדילים מאוד את שטח הקרומים המאפשרים מעבר של חמצן.
במקביל למעבר החמצן מהנאדיות אל הדם, מועבר מהדם אל הנאדיות פחמן דו-חמצני ומשם מסולק מהגוף. מעברים אלו מתבצעים באמצעות דיפוזיה.
דיפוזיה
כאשר חלקיקים של חומר מסוים מרוכזים יותר בסביבה אחת ומרוכזים פחות בסביבה סמוכה אליה, נראה כאילו החלקיקים נעים באופן מכוון מהריכוז הגבוה לריכוז הנמוך. זו התופעה המכונה בשם דיפוזיה.
הגורמים המשפיעים על קצב הדיפוזיה:
