PRINCIPIOS FÍSICOS DEL INTERCAMBIO

GASEOSODIFUSIÓN DE O2 Y CO2 A TRAVÉS DE LA

MEMBRANA RESPIRATORIA

Física de la difusión de gas.-◦ Difusión.- Moléculas simples que se mueven libremente al azar, que entrecruzan sus caminos en

ambas direcciones, utilizan energía proveniente del movimiento cinético de las moléculas◦ Difusión neta de un gas en una dirección → efecto de un gradiente de concentración◦ Presiones de gases en una mezcla gaseosa.- Presiones parciales de cada gas.-

La presión de un gas es proporcional a la suma de las fuerzas de impacto de todas las moléculas de ese gas que golpean la superficie en un instante determinado

La presión es directamente proporcional a la concentración de moléculas de gas Aire = 79 % Nitrógeno = 600 mmHg ● 21 % Oxígeno = 160 mmHg ● Total = 760 mmHg = 1

atmosfera◦ Presiones de los gases disueltos en agua y tejidos.-

Factores que determinan la presión de un gas disuelto en un líquido: 1) Concentración 2) Coeficiente de solubilidad

Ley de Henry.- Presión = Concentración de gas disuelto / coeficiente de solubilidad Algunas moléculas experimentan atracción física o química por las moléculas de agua,

mientras que otras son repelidas La concentración se expresa en volumen de gas disuelto en cada volumen de agua Difusión de gases entre la fase gaseosa de los alveolos y la fase disuelta de la $ pulmonar

Presión de vapor de agua.-◦ La presión que ejercen las moléculas de agua para escapar a través de la superficie, a 37º C = 47

mmHg = PH2O

Difusión de los gases a través de los líquidos.-◦ La diferencia de presión, produce una difusión neta.- Nº de moléculas, Diferencia de presión

para la difusión Cuantificación de la tasa neta de difusión en los líquidos.-

◦ Factores que afectan la tasa de difusión de un gas en un líquido.- 1) Diferencia de presión 2) Solubilidad 3) Área transversal del líquido 4) Distancia a

recorrer 5) Peso molecular del gas 6) Tº del líquido Coeficiente de difusión del gas.- S / √PM

Difusión de los gases a través de los tejidos: Muy solubles en lípidos

Composición del aire alveolar.- Relación con aire atmosférico, causa de diferencias:

◦ 1) Sustitución parcial del aire alveolar por el aire atmosférico en cada respiración◦ 2) Absorción continua de O2 del aire alveolar◦ 3) Difusión continua de CO2 de la $ pulmonar a los alveolos◦ 4) Aire atmosférico seco que se humidifica (el vapor de agua diluye los gases del aire inspirado)

Tasa de renovación del aire alveolar por el aire atmosférico.-◦ En cada respiración normal solo se introducen en los alveolos 350 ml de aire nuevo◦ El volumen de aire alveolar sustituido por nuevo aire atmosférico con cada respiración es solo

la 1/7 parte del total◦ Con una ventilación alveolar normal aproximadamente la mitad del gas se elimina en 34

segundos y cuando la tasa de ventilación es doble de la normal, se elimina en unos 8 segundos◦ Importancia de la renovación lenta de aire alveolar.- Para evitar variaciones repentinas de

las concentraciones de los gases en sangre

Concentración de O2 y Presión parcial en los alveolos.-◦ La concentración de O2 en los alveolos, así como su presión parcial, estan controlados por:

1) Tasa de absorción de O2 a la sangre = 250 ml/min 2) Tasa de entrada de nuevo O2 a los pulmones, por la ventilación = 4.2 L/min

Concentración y presión parcial de CO2 en alveolos.- La PCO2 alveolar:

◦ 1) ↑ en proporción directa a la tasa de excreción de CO2 (200 ml/min)◦ 2) ↓ en proporción inversa a la ventilación alveolar (4.2 L/min)

Aire espirado.-

Difusión de los gases a través de la membrana respiratoria.- Unidad respiratoria.- 300 millones de alveolos, diámetro medio del alveolo = 0.2 mm Membrana respiratoria o pulmonar.-

◦ 0.6 micras (promedio) → superficie total = 70 m2◦ $ en los capilares pulmonares = 60 a 140 ml → diámetro medio de capil pulmonares = 5 micras◦ 3) Capa de líquido y agente tensoactivo → 2) Epitelio alveolar → 1) Membrana basal epitelial

→ 4) Membrana basal capilar → 5) Endotelio capilar

Factores que afectan a la tasa de difusión de los gases a través de la membrana respiratoria.-◦ 1) Espesor de la membrana◦ 2) Área de superficie de la membrana◦ 3) Coeficiente de difusión del gas en la sustancia de la membrana (S / √PM)◦ 4) Diferencia de presión

Capacidad de difusión de la membrana respiratoria.-◦ Se define como: El volumen de un gas que difunde a través de la membrana por minuto para una

diferencia de presión de 1 mmHg◦ Capacidad de difusión del O2.- 21 ml/min/mmHg (reposo) → 65 ml/min/mmHg (ejercicio)

1) Apertura y dilatación de capilares 2) Relación ventilación-perfusión◦ Capacidad de difusión del CO2.- 400 – 450 ml/min/mmHg (reposo) → 1.200 – 1.300

ml/min/mmHg (ejercicio)

Efecto de la relación ventilación perfusión sobre la concentración de gas alveolar.-◦ Va /Q = Normal ● Va(0)/Q = 0 ↔ Va/Q(0) = Infinito (no intercambio de gases)◦ Concepto de cortocircuito fisiológico.- No ventilación suficiente para oxigenar la sangre (0)◦ Concepto de espacio muerto fisiológico.- Flujo $ alveolar bajo, ventilación desperdiciada (∞)◦ Anomalías de la relación Va/Q.-

Vértices.- Espacio muerto fisiológico (∞) ● Bases.- Cortocircuito fisiológico (0)