Alveolen sind winzige, dünnwandige Luftsäckchen (~200–300 µm) an den terminalen Enden der Bronchiolen. Jede Lunge enthält ~300–500 Millionen Alveolen, was ~70 m² Oberfläche bietet. Wände sind eine einzelne Schicht von Typ-I-Pneumozyten; Kapillaren umhüllen sie. Sauerstoff diffundiert aus der Alveolarluft (PO₂~100 mmHg) in das Kapillarblut (PO₂~40 mmHg); CO₂ diffundiert entgegengesetzt. Surfactant (von Typ-II-Zellen) reduziert die Oberflächenspannung und verhindert den Kollaps.
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