Transporte de gases en la respiración

Dr. Robert Díaz

Composición de la Atmosfera

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Nitrógeno 78.08 %Oxígeno 20.95 %Argón 0.93 %

Anhídrido Carbónico 0.03 %Neón 0.018 %Helio 0.005 %

Criptón 0.001 %Hidrógeno 0.00006 %

Ozono 0.00004 %Xenón 0.000008 %

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Ley de Dalton (Ley de las Presiones parciales)

Ptot = PA + PB + PC + …

Pi = Xi PT

Xi = ni = ni . nT nA + nB nC +...

La presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de las Presiones parciales (Pi).

¿Por qué respiran los animales?

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O

• El O2 es necesario para el metabolismo aeróbico.

• Debe existir un sistema que transporte los gases.

• El CO2 se elimina en la respiración.• Cociente Respiratorio:

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CR = CO2 producido O2 consumido

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ÞLimitado por PerfusiónTRANSFERENCIA DE GASES

DIFUSIÓN

• Es el fenómeno por el cual el O2 y el CO2 pasan a través de la membrana alvéolo-capilar. Los gases difunden de un lugar de mayor presión parcial a otro de menor, estableciéndose un gradiente o diferencia de presión.

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Factores determinantes de la difusión

• Gradiente de presión de gases• Densidad• Solubilidad• Espesor de la membrana• Área

Factores que afectan la difusión1. LOS GRADIENTES DE PRESIÓN 2. LA

SUPERFICIE: ENFISEMA

3. LA DISTANCIA: EDEMA

LEY DE FICK PARA LA DIFUSIÓN DE GASES

Jneto O2 = D . A . PO2(alv) – PO2(cap)

DxJ= flujo neto de O2.

D= constante de difusión.A= área (60 m2 para todos los alveolos)PO2(alv)= Presión Parcial alveolar (100 mmHg).

PO2(cap)= Presión Parcial en capilar (40 mmHg).

Dx= grosor de la barrera Hemato-alveolar.10

Conclusiones de la Ley de Fick

• El flujo neto de O2 aumenta con:

–La diferencia de presión Alveolo-Capilar.–El Área de intercambio.

(inspiración)

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TRANSPORTE DE OXIGENO

El transporte de oxígeno por la sangre es esencial para un correcto metabolismo celular en todos los tejidos del organismo.

El O2 es transportado bajo dos formas: 1. Un pequeño porcentaje circula disuelto

en el plasma, debido a que su solubilidad en el mismo es muy baja (3 ml de O2 en 1 L de sangre arterial).

2. El restante 97% es transportado en unión reversible con la hemoglobina.

Transporte de Oxigeno en la sangre

Capacidad de O2 de la Hb:

• Es la cantidad de O2 que se combina con la Hb a presiones parciales de O2

(PO2) elevadas.

• 1 g de Hb transporta 1,34 ml de O2 y como en la sangre la Hb se halla en una concentración normal de 15 g/100ml, la capacidad será igual a : 1,34 × 15 = 20,1 ml de O2/100 ml.

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Usemos la curva para seguir la ruta del O2 desde los pulmones a los tejidos…

• La curva expresa la relación que existe entre la PO2 (eje horizontal) y el % de saturación de la Hb (eje vertical). A una PO2 normal en sangre arterial (95 mmHg) el % de saturación de la Hb es del 97%.

• Cuando la PO2 aumenta por encima de 100 mmHg, la Hb no puede combinarse con mayor cantidad de O2.

• A una PO2 entre 100 y 70 mmHg se producen pocos cambios en la cantidad de O2 captado por la Hb. Esto se grafica como la zona plana de la curva. Aquí, el descenso de la PO2 disminuye la saturación de O2 sólo un 5% aproximadamente.

• Con una PO2 entre 40 y 10 mmHg la curva se vuelve descendente, favoreciendo así la liberación de O2 de la Hb en los tejidos. Esta PO2 es la que hallamos en tejidos que poseen un alto y activo metabolismo.

Lo más llamativo es que : La curva presenta una forma sigmoidea (en forma de S).

¿Por qué sucede esto? Esto se debe a que la afinidad de la Hb por el

O2 no es la misma en todo el rango de PO2. Se puede ver que para PO2 bajas, la afinidad es baja, y cuando la PO2 se eleva, la afinidad es mayor.

¿Qué ventajas fisiológicas piensas que tiene esta situación?

La parte superior de la curva, casi plana, ayuda a la difusión del O2 a través de la barrera hemato-alveolar y de esta manera, aumenta la carga de O2 por la sangre.

Una ventaja adicional, es que las pequeñas disminuciones de la PO2 del gas alveolar apenas afectan el contenido de O2 de la sangre arterial y en consecuencia la cantidad de O2 disponible para los tejidos no varia.

La parte inferior más empinada, significa que los tejidos periféricos pueden extraer gran cantidad de O2 con sólo una pequeña disminución de la PO2 tisular.

estructura de la hemoglobina

ESTRUCTURA DE LA HEMOGLOBINA

La molécula de Hemoglobina (Hgb):4 cadenas proteínicas: 2 alfa (α) y 2 beta (β)4 grupos hem: Grupo porfirìnico + Hierro ferroso (Fe++).

Sitio de unión al Oxígeno (O2)

Cada cadena de proteína está unida a un grupo HEM.

TIPOS DE HEMOGLOBINA

• DEL ADULTO: HgbA: 2α2β• FETAL: HgbF: 2α2γ• METAHEMOGLOBINA: Fe +++(iòn ferrico) no transporta oxígeno.• DEXOSIHEMOGLOBINA: Afinidad Hgb-O2 disminuida,

Hgb desaturada.• CARBOXIHEMOGLOBINA: (Hgb - CO): Unida a monóxido de Carbono (CO): Afinidad por el CO > afinidad por O2 (250 veces)

Presión de Oxígeno en sangre (PO2) (mmHg)

Curva de saturación de la hgb

Disociación Hemoglobina

• Factores que afectan la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno:– Efecto del pH y el dióxido de carbono– Efecto de la temeperatura– Efecto del 2,3 DPG– Otros:

• Anemia• Metahemoglobina• Mioglobina• Cianosis

Concentracion de la Hb

AnemiaPolicitemiaCO

PO2 Conc Hb

O2/gr Hb

Cont O2

NN

N N

N

N

Policitemia

Normal

Anemia

Saturación 100%

CURVA DESVIADA A LA DERECHA:

disminuye la afinidad de la hgb x el o2.

¿cuándo? aumenta la temperatura aumenta la [co2] [h +] [2,3-dpg] eritrocitario

(2,3-di-fosfoglicerato)

CURVA DESVIADA A LA IZQUIERDA

Aumenta la afinidad de la Hgb por el O2¿CUANDO?Disminuye la temperaturaDisminuye la concentración de: [CO2] ,

[H+] ; [2,3 -DPG]

Curva de Disociación Hgb

Desviación a la derechaAumento de hidrogeniones

Aumento de CO2

Elevación de la temperaturaAumento del 2,3 DPG

Curva de saturación de la hgb

CURVA DE DISOCIACION DE LA HGB

Ext. arterial

Ext. venoso

PCO2= 40 mmHg

47 mmHg

48 mmHg

PCO2= 47 mmHg

Transporte de CO2

Transporte de CO2

• Disuelto• Compuestos carbaminados• Bicarbonato: 90%

0

80

40

50

mmHg

CO

2 e

n

sangre

Formas de transporte del co2

60% : IÒN BICARBONATO (HCO3–)

30%: CARBAMINO-

HEMOGLOBINA ( Hgb-CO2): Unión a la proteína de la

hemoglobina

10% : DISUELTO EN PLASMA: CO2 + H2O H2 CO3 HCO3 + H+

Efecto Bohr y Haldane

Tejidos

Pulmón