biofisica respiratoria
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Biofísica RespiratoriaBiofísica Respiratoria
AtmosferaAtmosfera El El oxígeno: oxígeno: su forma molecular es , O2, es un gas a su forma molecular es , O2, es un gas a
temperatura ambiente. temperatura ambiente. Representa aproximadamente el 20,9% en volumen de Representa aproximadamente el 20,9% en volumen de
la composición de la atmosfera terrestres. la composición de la atmosfera terrestres. Es uno de los elementos más importantes de la Es uno de los elementos más importantes de la
química organica y participa de forma muy importante química organica y participa de forma muy importante en el ciclo energético de los seres vivos esencial en la en el ciclo energético de los seres vivos esencial en la respiración celular de los organismos aeróbicos. respiración celular de los organismos aeróbicos.
Existe una forma molecular formada por tres átomos Existe una forma molecular formada por tres átomos de oxígeno, O3, denominada ozono cuya presencia en de oxígeno, O3, denominada ozono cuya presencia en la atmosfera protege la Tierra de la incidencia de la atmosfera protege la Tierra de la incidencia de radiación ultravioleta procedente del sol. radiación ultravioleta procedente del sol.
El El nitrógenonitrógeno en condiciones normales en condiciones normales forma un gas diatómico o molecular, que forma un gas diatómico o molecular, que constituye del orden del 78% del aire constituye del orden del 78% del aire atmosférico. atmosférico.
El nitrógeno es componente esencial de los El nitrógeno es componente esencial de los aminoácidos y los ácidos nucleicos, vitales aminoácidos y los ácidos nucleicos, vitales para la vida y los seres vivos. para la vida y los seres vivos.
Las legumbres son capaces de absorber el Las legumbres son capaces de absorber el nitrógeno directamente del aire, siendo éste nitrógeno directamente del aire, siendo éste transformado en amoniaco y luego en nitrato transformado en amoniaco y luego en nitrato por las bacterias nitrificantes que viven en por las bacterias nitrificantes que viven en simbiosis con la planta en sus raíces. simbiosis con la planta en sus raíces.
El nitrato es posteriormente utilizado por la El nitrato es posteriormente utilizado por la planta para formar el grupo amino de los planta para formar el grupo amino de los aminoácidos de las proteínas que finalmente aminoácidos de las proteínas que finalmente se incorporan a la cadena tróficase incorporan a la cadena trófica. .
El nitrógeno no difunde a través de la El nitrógeno no difunde a través de la membrana del alveolo debido a que membrana del alveolo debido a que las presiones parciales en sangre las presiones parciales en sangre venosa, en sangre arterial y en el venosa, en sangre arterial y en el alveolo son idénticas. alveolo son idénticas.
Si no existe gradiente de presión no es Si no existe gradiente de presión no es posible la difusión de gases ( Ley de posible la difusión de gases ( Ley de FickFick). ).
RespiraciónRespiración
Proceso a nivel celular donde se Proceso a nivel celular donde se consume oxigeno y se desprende consume oxigeno y se desprende C02C02. .
La respiración es una de las funciones La respiración es una de las funciones principales de los organismos vivos, por principales de los organismos vivos, por medio de la cual se producen reacciones medio de la cual se producen reacciones de oxidación que liberan energía que de oxidación que liberan energía que utilizan los seres vivos para poder utilizan los seres vivos para poder realizar sus actividades:realizar sus actividades:
Metabolismo. Metabolismo. Reparación de tejidosReparación de tejidos Síntesis de sustanciasSíntesis de sustancias Transporte de sustancias.Transporte de sustancias. Movimiento.Movimiento.
Respiración aeróbicaRespiración aeróbica es un tipo es un tipo de metabolismos energético en el de metabolismos energético en el que los seres vivos extraen emergía que los seres vivos extraen emergía de moléculas orgánicas , como la de moléculas orgánicas , como la glucosa, por un proceso complejo glucosa, por un proceso complejo en el que el carbono es oxidado y en el que el carbono es oxidado y en el que el oxigeno procedente del en el que el oxigeno procedente del aire es el oxidante empleado. aire es el oxidante empleado.
APARATO RESPIRATORIOAPARATO RESPIRATORIO
La función principal del aparato La función principal del aparato respiratorio es el intercambio gaseoso.respiratorio es el intercambio gaseoso.
También posee otras funciones:También posee otras funciones: El mantenimiento del equilibrio acido-El mantenimiento del equilibrio acido-
base. base. La fonación.La fonación. La defensa sobre los agentes nocivos La defensa sobre los agentes nocivos
contenidos en el aire ambiental.contenidos en el aire ambiental. Purificación del aire.Purificación del aire.
Vías Aéreas Vías Aéreas
Una vez producido el gradiente de Una vez producido el gradiente de presión requerido para la inspiración, presión requerido para la inspiración, el gas atmosférico ingresa al sistema el gas atmosférico ingresa al sistema respiratorio por la nariz en respiratorio por la nariz en condiciones fisiológicas.condiciones fisiológicas.
Vía aérea superior.Vía aérea superior. Vía aérea inferior.Vía aérea inferior. Vía aérea periféricaVía aérea periférica. .
La vía aérea superior esta formada: La vía aérea superior esta formada: nariz, cavidad oral, laringe y faringe. nariz, cavidad oral, laringe y faringe.
La vía aérea superior desempeña un La vía aérea superior desempeña un papel importante en la prevención de papel importante en la prevención de la entrada de materiales extraños en la entrada de materiales extraños en el árbol traqueo-bronquial. el árbol traqueo-bronquial.
Esta región es fundamental en las Esta región es fundamental en las funciones de fonación (laringe) y funciones de fonación (laringe) y olfacción(fosas nasales).olfacción(fosas nasales).
La vía aérea periférica o respiratoria: La vía aérea periférica o respiratoria: se origina a partir de la se origina a partir de la decimoséptima generación bronquial y decimoséptima generación bronquial y hasta el alveolo, allí sucede los hasta el alveolo, allí sucede los fenómenos de intercambio gaseoso. fenómenos de intercambio gaseoso.
Físicamente pueden darse los tres Físicamente pueden darse los tres tipos de Flujo tipos de Flujo : :
TurbulentoTurbulento TransicionalTransicional LaminarLaminar
ResistenciaResistencia
Cuando ingresa y sale de la vía aérea y del Cuando ingresa y sale de la vía aérea y del pulmón volúmenes de gases, es de suponer pulmón volúmenes de gases, es de suponer que su paso por un sistema de conducción que su paso por un sistema de conducción generara resistencia. generara resistencia.
La resistencia dependerá de la La resistencia dependerá de la permeabilidad y calibre de la vía, de la permeabilidad y calibre de la vía, de la longitud de esta y de la viscosidad del gas.longitud de esta y de la viscosidad del gas.
Una vía estrecha ofrecerá máxima Una vía estrecha ofrecerá máxima resistencia y disminuirá la velocidad del resistencia y disminuirá la velocidad del flujo. Estos hechos fueron descritos por flujo. Estos hechos fueron descritos por PoiseuillePoiseuille. .
Vias AéreasVias Aéreas NarizNariz La parte interna de la nariz está formada por : la La parte interna de la nariz está formada por : la
pituitaria amarilla y la pituitaria roja o rosada. pituitaria amarilla y la pituitaria roja o rosada. En la amarilla u olfatoria se encuentran los receptores En la amarilla u olfatoria se encuentran los receptores
del olfato, que envían toda la información al bulbo del olfato, que envían toda la información al bulbo olfatorio, que es donde se recepciona el estímulo, olfatorio, que es donde se recepciona el estímulo, transformándolo en impulso nervioso.transformándolo en impulso nervioso.
La pituitaria roja o respiratoria, llena de vasos La pituitaria roja o respiratoria, llena de vasos sanguíneos, ayuda a regular la temperatura del aire sanguíneos, ayuda a regular la temperatura del aire que entra y sale de los pulmones, entibiándolo.que entra y sale de los pulmones, entibiándolo.
La pituitaria amarilla es de color amarillento debido a La pituitaria amarilla es de color amarillento debido a la gran cantidad de terminaciones nerviosas que la gran cantidad de terminaciones nerviosas que posee, allí residen los quimiorreceptores del olfato posee, allí residen los quimiorreceptores del olfato
La Pituitaria roja o respiratoria es de color rojo La Pituitaria roja o respiratoria es de color rojo debido a la gran cantidad de vasos sanguíneos debido a la gran cantidad de vasos sanguíneos que presenta. que presenta.
Su función es calentar y humedecer el aire Su función es calentar y humedecer el aire que pasa a los pulmones para evitar que que pasa a los pulmones para evitar que llegue frío y que las vías respiratorias se llegue frío y que las vías respiratorias se resequenresequen. .
En las fosas nasales encontramos la primera En las fosas nasales encontramos la primera línea de defensa del árbol traqueobronquial.línea de defensa del árbol traqueobronquial.
En este árbol encontramos un conjunto de En este árbol encontramos un conjunto de folículos pilosos llamados vibrisas. folículos pilosos llamados vibrisas.
las fosas nasales encontramos los las fosas nasales encontramos los senos paranasales.senos paranasales.
Los senos paranasales son Los senos paranasales son cavidades llenas de aire en los cavidades llenas de aire en los huesos del cráneo que se huesos del cráneo que se comunican con la cavidad nasalcomunican con la cavidad nasal. .
Los senos paranasales Los senos paranasales incluyen los senos:incluyen los senos:
EtmoideosEtmoideos Maxilares.Maxilares. Estenoideos. Estenoideos. Los senos Los senos
paranasales paranasales proporcionan moco a proporcionan moco a la cavidad nasal y la cavidad nasal y actúan de cámara de actúan de cámara de resonancia en la resonancia en la producción de sonidosproducción de sonidos..
La laringe es el órgano donde se La laringe es el órgano donde se produce la voz, contiene las cuerdas produce la voz, contiene las cuerdas vocales y una especie de tapón vocales y una especie de tapón llamado epiglotis para que los llamado epiglotis para que los alimentos no pasen por las vías alimentos no pasen por las vías respiratoriasrespiratorias..
La laringe desempeña un papel La laringe desempeña un papel importante en la protección frente a importante en la protección frente a la aspiración de sólidos y líquidos. la aspiración de sólidos y líquidos.
Esta formada por la unión de 9 Esta formada por la unión de 9 cartílagos. cartílagos.
Los principales Los principales cartílagos de la cartílagos de la laringe son:laringe son:
Tiroides: 1Tiroides: 1 Cricoides: 1Cricoides: 1 Epiglotis: 1Epiglotis: 1 Aritenoides: 2Aritenoides: 2 Corniculados: 2Corniculados: 2 Cuneiformes: 2Cuneiformes: 2
La epiglotis: fibrocartilaginosa, situada en La epiglotis: fibrocartilaginosa, situada en la parte superior de la laringe. la parte superior de la laringe.
La epiglotis durante la deglución se La epiglotis durante la deglución se desplaza hacia atrás y abajo, aunque no desplaza hacia atrás y abajo, aunque no ocluye totalmente la entrada de la laringe.ocluye totalmente la entrada de la laringe.
La epiglotis desvía lateralmente el bolo La epiglotis desvía lateralmente el bolo alimenticioalimenticio. .
El interior de la laringe esta tapizada por El interior de la laringe esta tapizada por una membrana mucosa que forma dos una membrana mucosa que forma dos pares de pliegues( cuerdas vocales ). pares de pliegues( cuerdas vocales ).
Los pliegues superiores se llaman Los pliegues superiores se llaman cuerdas vocales falsas. cuerdas vocales falsas.
Las cuerdas vocales superiores no Las cuerdas vocales superiores no juegan ningún papel en la fonación. juegan ningún papel en la fonación.
Las cuerdas vocales inferiores son Las cuerdas vocales inferiores son llamadas verdaderas.llamadas verdaderas.
El espacio que limita ambas cuerdas se El espacio que limita ambas cuerdas se llama glotis. llama glotis.
Tráquea: Tráquea: La tráquea mide de 10 a 13 cm de longitud La tráquea mide de 10 a 13 cm de longitud
cuyo diámetro varia entre de 2.5 a 3.5 cm. cuyo diámetro varia entre de 2.5 a 3.5 cm. Esta formada por unos 15 a 20 anillos Esta formada por unos 15 a 20 anillos
cartilaginosos que la mantienen siempre cartilaginosos que la mantienen siempre abierta.abierta.
Los anillos tienen forma de “ C ” invertida. Los anillos tienen forma de “ C ” invertida. Los anillos están unidos mediante los Los anillos están unidos mediante los
músculos traquealesmúsculos traqueales. .
A nivel denominado Carina, la tráquea se A nivel denominado Carina, la tráquea se bifurca en dos bronquios principales. bifurca en dos bronquios principales.
Los bronquios están formados por anillos Los bronquios están formados por anillos cartilaginosos.cartilaginosos.
Estos bronquios penetran a los pulmones Estos bronquios penetran a los pulmones por un orificio llamado hilio pulmonar que por un orificio llamado hilio pulmonar que se ubican en la cara interna del pulmón.se ubican en la cara interna del pulmón.
A medida que se avanza en la vía aérea , A medida que se avanza en la vía aérea , los anillos cartilaginosos que constituyen los anillos cartilaginosos que constituyen el bronquio principal van perdiendo su el bronquio principal van perdiendo su disposición y reduciéndose en tamañodisposición y reduciéndose en tamaño. .
Los bronquios y los Los bronquios y los bronquiolos son las diversas bronquiolos son las diversas ramificaciones del interior ramificaciones del interior del pulmón, terminan en del pulmón, terminan en unos sacos llamadas unos sacos llamadas vesículas pulmonares que vesículas pulmonares que tienen a su vez unas bolsas tienen a su vez unas bolsas más pequeñas o alveolos más pequeñas o alveolos pulmonares, están rodeadas pulmonares, están rodeadas de una multitud de capilares de una multitud de capilares por donde pasa la sangre y por donde pasa la sangre y al realizarse el intercambio al realizarse el intercambio gaseoso se carga de gaseoso se carga de oxígeno y se libera de CO2oxígeno y se libera de CO2..
Los pulmones son dos masas Los pulmones son dos masas esponjosas de color rojizo, situadas en esponjosas de color rojizo, situadas en el tórax a ambos lados del corazón. el tórax a ambos lados del corazón.
El pulmón derecho tiene tres lóbulos y El pulmón derecho tiene tres lóbulos y el izquierdo tiene dos partes. el izquierdo tiene dos partes.
La pleura es una membrana de doble La pleura es una membrana de doble pared que rodea a los pulmones. pared que rodea a los pulmones.
Existen aproximadamente 300 millones de Existen aproximadamente 300 millones de alvéolos pulmonares. alvéolos pulmonares.
Presentan un diámetro medio que oscila Presentan un diámetro medio que oscila alrededor de 270 alrededor de 270 ццm. m.
La superficie alveolar es de aproximadamente La superficie alveolar es de aproximadamente 100-400 m2.100-400 m2.
Alrededor de los alveolos pulmonares Alrededor de los alveolos pulmonares encontramos una extensa red de capilares encontramos una extensa red de capilares pulmonares. pulmonares.
Los alvéolos están cubiertos en su Los alvéolos están cubiertos en su interior por una capa delgada de interior por una capa delgada de surfactante.surfactante.
Esta es una sustancia tensoactiva Esta es una sustancia tensoactiva compuesta por un 95 % de fosfolípidos compuesta por un 95 % de fosfolípidos como fosfatidilcolina. como fosfatidilcolina.
Encontramos los macrófagos alveolares: Encontramos los macrófagos alveolares: principal mecanismo de defensa frente a principal mecanismo de defensa frente a bacterias y partículas que se depositan bacterias y partículas que se depositan en el interior de los alveolos.en el interior de los alveolos.
A través de los agujeros de Kohn puede A través de los agujeros de Kohn puede existir un movimiento de aire alveolar existir un movimiento de aire alveolar entre unidades adyacentes ( ventilación entre unidades adyacentes ( ventilación colateral). colateral).
La existencia de la ventilación colateral La existencia de la ventilación colateral permite la llegada de aire a unidades permite la llegada de aire a unidades alveolares en las que los bronquiolos que alveolares en las que los bronquiolos que la suplen se encuentran obstruidos debido la suplen se encuentran obstruidos debido a la existencia de alguna patología. a la existencia de alguna patología.
Los canales de Martín comunican Los canales de Martín comunican bronquiolos entre si. bronquiolos entre si.
Existen unos canales de Lambert de aspecto Existen unos canales de Lambert de aspecto tubular que comunican los alvéolos con los tubular que comunican los alvéolos con los bronquiolos terminales. bronquiolos terminales.
Los canales de Lambert también facilitan la Los canales de Lambert también facilitan la ventilación colateral. ventilación colateral.
Encontramos dos tipos principales de Encontramos dos tipos principales de células: células:
Tipo I o epiteliales. ( 95 %). Tipo I o epiteliales. ( 95 %). Tipo II o granulares. ( 5 % ). Tipo II o granulares. ( 5 % ). Las células de tipo II producen un Las células de tipo II producen un
surfactante pulmonar que cumple un papel surfactante pulmonar que cumple un papel importante en el mantenimiento de la importante en el mantenimiento de la estabilidad pulmonar.estabilidad pulmonar.
La ley de Laplace establece que “toda La ley de Laplace establece que “toda curvatura de la superficie de un líquido genera curvatura de la superficie de un líquido genera una variación de presión en el seno del mismo una variación de presión en el seno del mismo que es directamente proporcional a la tensión que es directamente proporcional a la tensión superficial del líquido e inversamente superficial del líquido e inversamente proporcional al radio de la curvatura de la proporcional al radio de la curvatura de la superficiesuperficie”. ”.
Esto quiere decir que los líquidos que Esto quiere decir que los líquidos que tengan una superficie curvada (una gota de tengan una superficie curvada (una gota de agua, una burbuja) van a experimentar una agua, una burbuja) van a experimentar una presión que va a tender a cerrar la presión que va a tender a cerrar la curvatura, es decir, disminuir el radio. curvatura, es decir, disminuir el radio.
Teniendo en cuenta que los alveolos Teniendo en cuenta que los alveolos pulmonares son una especie de sacos pulmonares son una especie de sacos esféricos huecos que alrededor de su esféricos huecos que alrededor de su superficie interna presentan líquido y de lo superficie interna presentan líquido y de lo que se deduce que esta superficie será que se deduce que esta superficie será curvada, hemos de deducir que la ley de curvada, hemos de deducir que la ley de Laplace afectará a la presión de los mismos Laplace afectará a la presión de los mismos en función de su radioen función de su radio..
Si no existiera el surfactante, muchos alveolos, los Si no existiera el surfactante, muchos alveolos, los más pequeños, al tener mayor presión (según la más pequeños, al tener mayor presión (según la ley de Laplace) tenderían a colapsarse (cerrarse ) ley de Laplace) tenderían a colapsarse (cerrarse ) y como están comunicados pasarían a aumentar el y como están comunicados pasarían a aumentar el tamaño de otros. tamaño de otros.
Una vez cerrados los alveolos al tener poco radio, Una vez cerrados los alveolos al tener poco radio, la presión sería muy grande y entonces no se la presión sería muy grande y entonces no se podrían volver a abrir.podrían volver a abrir.
Si inspiramos, el radio del alveolo va a aumentar y Si inspiramos, el radio del alveolo va a aumentar y la concentración de tensoactivo disminuirá lo que la concentración de tensoactivo disminuirá lo que hará que la tensión superficial aumente.hará que la tensión superficial aumente.
Si espiramos, el radio del alveolo Si espiramos, el radio del alveolo disminuirá y la concentración de disminuirá y la concentración de tensoactivo aumentará, lo que hará tensoactivo aumentará, lo que hará que la tensión superficial disminuya.que la tensión superficial disminuya.
Fases de la Respiración Fases de la Respiración
Músculos de la Respiración Músculos de la Respiración
Músculos de la InspiraciónMúsculos de la Inspiración
Músculos de la Espiración Músculos de la Espiración
Mecánica VentilatoriaMecánica Ventilatoria
La ventilación es el movimiento de gas ( La ventilación es el movimiento de gas ( aire) entre dos compartimientos: aire) entre dos compartimientos: atmosfera y los alvéolos. atmosfera y los alvéolos.
El ciclo ventilatorio esta conformado por El ciclo ventilatorio esta conformado por dos componentes: inspiración y dos componentes: inspiración y espiración.espiración.
Estos difieren significativamente en sus Estos difieren significativamente en sus mecanismos de producción, en su mecanismos de producción, en su tiempo de duración y en su funcióntiempo de duración y en su función..
Fisiológicamente es indispensable en la Fisiológicamente es indispensable en la conservación de la vidaconservación de la vida. .
Fase InspiratoriaFase Inspiratoria
Es la movilización de gas desde la atmósfera Es la movilización de gas desde la atmósfera hacia los alvéolos. hacia los alvéolos.
Es llevada a cabo por los músculos Es llevada a cabo por los músculos productores de fase, facilitadores de la fase y productores de fase, facilitadores de la fase y accesorios de la fase. accesorios de la fase.
El principal músculo de la inspiración es el El principal músculo de la inspiración es el diafragma, este músculo genera el 80% del diafragma, este músculo genera el 80% del trabajo requerido para que esta se produzcatrabajo requerido para que esta se produzca. .
También participan los intercostales externosTambién participan los intercostales externos..
La movilización de aire desde la atmósfera La movilización de aire desde la atmósfera hacia los alvéolos, se explica a través de la ley hacia los alvéolos, se explica a través de la ley de Boyle- Mariotte. de Boyle- Mariotte.
Al producirse la contracción de los músculos de Al producirse la contracción de los músculos de la inspiración, el diafragma desciende hacia la la inspiración, el diafragma desciende hacia la cavidad abdominal generando aumento en los cavidad abdominal generando aumento en los diámetros longitudinal, antero posterior y diámetros longitudinal, antero posterior y transverso del tórax.transverso del tórax.
Los incrementos generan aumento del volumen Los incrementos generan aumento del volumen intratoracico, lo cual por ley de Boyle produce intratoracico, lo cual por ley de Boyle produce un descenso de la presión intrapulmonar con un descenso de la presión intrapulmonar con respecto a la presión atmosféricarespecto a la presión atmosférica. .
La presión se hace negativa o subatmosferica La presión se hace negativa o subatmosferica en los pulmones. en los pulmones.
Se crea un gradiente de presión Se crea un gradiente de presión entre la atmósfera y los pulmones, entre la atmósfera y los pulmones, por lo cual el aire fluye libremente por lo cual el aire fluye libremente desde la primera cavidad a la desde la primera cavidad a la segunda. segunda.
Durante el transcurso de la fase Durante el transcurso de la fase inspiratoria, la presión es siempre inspiratoria, la presión es siempre negativa (presión sub-atmosférica). negativa (presión sub-atmosférica).
Cuando esta se iguala con la presión Cuando esta se iguala con la presión atmosférica, el gradiente de presión atmosférica, el gradiente de presión desaparece, lo cual determina desaparece, lo cual determina físicamente la finalización de la fasefísicamente la finalización de la fase. .
Fase Espiratoria Fase Espiratoria
Comienza cuando termina la inspiración.Comienza cuando termina la inspiración. El gradiente de presión de la fase inspiratoria El gradiente de presión de la fase inspiratoria
debe haber desaparecido.debe haber desaparecido. La presión intraalveolar debe ser La presión intraalveolar debe ser
supratmosféricasupratmosférica Los músculos de la inspiración deben relajarse. Los músculos de la inspiración deben relajarse. Debe producirse un gradiente de presión que Debe producirse un gradiente de presión que
promueva el desplazamiento de gases desde el promueva el desplazamiento de gases desde el alveolo hacia la atmósfera, es decir debe alveolo hacia la atmósfera, es decir debe generarse presión supra-atmosférica generarse presión supra-atmosférica intratoracica que produzca el vaciado intratoracica que produzca el vaciado pulmonarpulmonar. .
No existen músculos productores de la No existen músculos productores de la espiraciónespiración, por lo tanto el gradiente o , por lo tanto el gradiente o diferencia de presión para que se produzca diferencia de presión para que se produzca la fase, lo brinda la la fase, lo brinda la elasticidad pulmonarelasticidad pulmonar. .
La elasticidad es la propiedad que tiene La elasticidad es la propiedad que tiene un cuerpo de recobrarla posición original, un cuerpo de recobrarla posición original, una vez que desaparece la fuerza que una vez que desaparece la fuerza que previamente lo ha deformado. previamente lo ha deformado.
El pulmón posee fibras elásticas que El pulmón posee fibras elásticas que permiten su estiramiento en la fase permiten su estiramiento en la fase inspiratoria, pero una vez cesa la fuerza de inspiratoria, pero una vez cesa la fuerza de los músculos inspiratorios , el pulmón los músculos inspiratorios , el pulmón recupera su posición de reposo debido al recupera su posición de reposo debido al retroceso elásticoretroceso elástico. .
Lo anterior genera el gradiente de presión Lo anterior genera el gradiente de presión para la producción de la espiración. para la producción de la espiración.
Los músculos accesorios actúan en la Los músculos accesorios actúan en la espiración forzada durante el ejercicio y/o espiración forzada durante el ejercicio y/o en condiciones patológicasen condiciones patológicas. .
Intercambio Gaseoso-Alveolo Intercambio Gaseoso-Alveolo Capilar. Capilar.
En condiciones normales los organismos En condiciones normales los organismos oxidativas utilizan el oxigeno en el oxidativas utilizan el oxigeno en el ámbito de la mitocondria como ámbito de la mitocondria como combustible para la producción de combustible para la producción de energía. energía.
El oxigeno se obtiene del gas El oxigeno se obtiene del gas atmosférico el cual esta compuesto por atmosférico el cual esta compuesto por una mezcla de gases, principalmente una mezcla de gases, principalmente oxigeno y nitrógeno. oxigeno y nitrógeno.
La carencia de oxigeno a grandes alturas La carencia de oxigeno a grandes alturas es consecuencia de la disminución de la es consecuencia de la disminución de la presión atmosférica y no de la presión atmosférica y no de la concentración del gas. concentración del gas.
A medida que se asciende sobre el nivel del A medida que se asciende sobre el nivel del mar, la presión atmosférica disminuye y por lo mar, la presión atmosférica disminuye y por lo tanto la presión del oxigeno también desciendetanto la presión del oxigeno también desciende
Ley de Fick y Ley de Henry : debe existir un Ley de Fick y Ley de Henry : debe existir un gradiente de presión y gradiente de presión y
La suma de las presiones parciales de cada uno La suma de las presiones parciales de cada uno de los gases presentes en el aire, será igual a la de los gases presentes en el aire, será igual a la presión total de la masa gaseosa ( Ley de presión total de la masa gaseosa ( Ley de Dalton). Dalton).
Por ejemplo: la presión atmosférica será la Por ejemplo: la presión atmosférica será la suma de la presión parcial del oxigeno mas la suma de la presión parcial del oxigeno mas la presión parcial del nitrógenopresión parcial del nitrógeno. .
Cuando se produce la inspiración, el aire Cuando se produce la inspiración, el aire ingresa a la vía aérea superior. ingresa a la vía aérea superior.
Se lleva a cabo la purificación, Se lleva a cabo la purificación, calentamiento y humidificación de los gases calentamiento y humidificación de los gases inspirados por lo cual normalmente se inspirados por lo cual normalmente se encuentra en ella vapor de agua encuentra en ella vapor de agua formándose un nuevo gas.formándose un nuevo gas.
Este gas ejerce una presion de 47 mm Hg. Este gas ejerce una presion de 47 mm Hg. La presión de este gas en la mezcla gaseosa La presión de este gas en la mezcla gaseosa
debe sumarse a la presión de oxigeno y debe sumarse a la presión de oxigeno y nitrógeno, pero la sumatoria nunca nitrógeno, pero la sumatoria nunca excederá el valor de la presión atmosférica excederá el valor de la presión atmosférica incumplimiento a la ley de Dalton. incumplimiento a la ley de Dalton.
Se produce un desplazamiento de oxigeno de Se produce un desplazamiento de oxigeno de la mezcla gaseosa de la vía aérea superior la mezcla gaseosa de la vía aérea superior generándose un fenómeno conocido como: generándose un fenómeno conocido como: LA LA PRIMERA CAIDA DE LA PRESION PARCIAL DEL PRIMERA CAIDA DE LA PRESION PARCIAL DEL OXIGENO.OXIGENO.
En su recorrido hacia el alveolo a través del En su recorrido hacia el alveolo a través del espacio muerto respiratorio, la presión de espacio muerto respiratorio, la presión de oxigeno no experimenta ninguna variación oxigeno no experimenta ninguna variación puesto que los gases circulantes no se le puesto que los gases circulantes no se le adiciona ningún otro gas. adiciona ningún otro gas.
Una vez que el oxigeno se encuentra en el Una vez que el oxigeno se encuentra en el alveolo, difunde al capilar en razón al alveolo, difunde al capilar en razón al gradiente de presión existente entre la presión gradiente de presión existente entre la presión arterial de oxigeno y la presión alveolar de arterial de oxigeno y la presión alveolar de oxigeno . obedeciendo tres leyes:oxigeno . obedeciendo tres leyes:
Ley Fick:Ley Fick: la difusión de una gas a través de la difusión de una gas a través de la membrana de tejido, es directamente la membrana de tejido, es directamente proporcional a las diferencias de presiones proporcional a las diferencias de presiones a cada lado de la membrana (P1-P2) y a la a cada lado de la membrana (P1-P2) y a la superficie de difusión ( s) e inversamente superficie de difusión ( s) e inversamente proporcional al espesor de la membrana proporcional al espesor de la membrana ( E).( E).
Ley de HenryLey de Henry: la difusión de un gas de un : la difusión de un gas de un medio gaseoso a uno liquido o viceversa es medio gaseoso a uno liquido o viceversa es directamente proporcional a la diferencia directamente proporcional a la diferencia de presión parcial del gas en cada uno de de presión parcial del gas en cada uno de los medios. los medios.
Ley de GrahamLey de Graham: la velocidad ( V) de difusión : la velocidad ( V) de difusión de un gas a través de una membrana es de un gas a través de una membrana es directamente proporcional al coeficiente de directamente proporcional al coeficiente de solubilidad del gas e inversamente solubilidad del gas e inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su peso proporcional a la raíz cuadrada de su peso molecular (PM). molecular (PM).
En condiciones fisiológicas la Presión arterial En condiciones fisiológicas la Presión arterial de oxigeno ( 109 mm. Hg) es mayor que la de oxigeno ( 109 mm. Hg) es mayor que la presión venosa de oxigeno ( 45 mm Hg).presión venosa de oxigeno ( 45 mm Hg).
La presión venosa del CO2 alrededor de 45 La presión venosa del CO2 alrededor de 45 mm Hg es mayor que la presión arterial de mm Hg es mayor que la presión arterial de CO2 (40 mm Hg).CO2 (40 mm Hg).
Estas diferencias determinan la difusión de Estas diferencias determinan la difusión de oxigeno en sentido alveolo-capilar y del C02 oxigeno en sentido alveolo-capilar y del C02 en sentido capilar-alveolo. en sentido capilar-alveolo.
La superficie es de 100 a 400 La superficie es de 100 a 400 metros cuadrados, mientras que el metros cuadrados, mientras que el espesor de la membrana tiene una espesor de la membrana tiene una longitud promedio de 0.3 micras. longitud promedio de 0.3 micras.
Esto quiere decir que la superficie es Esto quiere decir que la superficie es apta para el intercambio gaseoso y el apta para el intercambio gaseoso y el espesor de la membrana.espesor de la membrana.
TRANPORTE DE GASES TRANPORTE DE GASES
El oxigeno y el dioxido de carbono El oxigeno y el dioxido de carbono deben ser transportados a diferentes deben ser transportados a diferentes sitios. El oxigeno hacia las células y sitios. El oxigeno hacia las células y el C02 hacia el exterior. el C02 hacia el exterior.
EL oxigeno puede ser transportados EL oxigeno puede ser transportados una vez que han atravesado la una vez que han atravesado la membrana alveolo-capilar. Puede ser membrana alveolo-capilar. Puede ser transportado: disuelto en el plasma y transportado: disuelto en el plasma y combinado con la hemoglobina. combinado con la hemoglobina.
La hemoglobina esta conformada La hemoglobina esta conformada por cuatro grupos Hem, los cuales por cuatro grupos Hem, los cuales tienen en el centro un átomo de tienen en el centro un átomo de hierro, capaz de captar el oxigeno. hierro, capaz de captar el oxigeno.
Esta reacción se caracteriza por la Esta reacción se caracteriza por la rapidez y la reversibilidad, mediante rapidez y la reversibilidad, mediante la forma de oxihemoglobina. la forma de oxihemoglobina.
Cada gramo de Hb transporta 1.39 Cada gramo de Hb transporta 1.39 ml de 02ml de 02
Una vez que el oxigeno llega a los tejidos Una vez que el oxigeno llega a los tejidos difunde hacia estos en razón del gradiente difunde hacia estos en razón del gradiente de presión existente entre la sangre de presión existente entre la sangre arterial que cursa por los capilares arterial que cursa por los capilares titulares rica en oxigeno y la célula pobre titulares rica en oxigeno y la célula pobre en oxigeno debido a su consumo en oxigeno debido a su consumo permanente en las mitocondriaspermanente en las mitocondrias
El oxigeno difunde al liquido extracelular y El oxigeno difunde al liquido extracelular y al interior de las células lo cual disminuye al interior de las células lo cual disminuye su presión en el plasma causando la su presión en el plasma causando la disociación de la HbO2 y la liberación de disociación de la HbO2 y la liberación de O2 para su utilización celular. O2 para su utilización celular.
Si ahora consideramos qué sucede en los Si ahora consideramos qué sucede en los tejidos, es posible ver cómo COtejidos, es posible ver cómo CO22, H, H++, y Cl, y Cl–– ejercen un efecto negativo sobre la unión de la ejercen un efecto negativo sobre la unión de la hemoglobina al Ohemoglobina al O22. .
El metabolismo celular produce COEl metabolismo celular produce CO22 el cual se el cual se difunde en la sangre y entra a los glóbulos rojos difunde en la sangre y entra a los glóbulos rojos
Dentro de los glóbulos rojo , el CODentro de los glóbulos rojo , el CO22 se convierte se convierte rápidamente en ácido carbónico por la acción de rápidamente en ácido carbónico por la acción de la anhidrasa carbónica. la anhidrasa carbónica.
COCO22 + H + H22O ——> HO ——> H22COCO33 ——> H ——> H++ + HCO + HCO33––
El ión bicarbonato producido en esta El ión bicarbonato producido en esta reacción de disociación se difunde hacia reacción de disociación se difunde hacia fuera de los glóbulos rojos y es fuera de los glóbulos rojos y es transportado en la sangre hacia los transportado en la sangre hacia los pulmones. pulmones.
Aproximadamente el 80% del COAproximadamente el 80% del CO22 producido en el metabolismo celular se producido en el metabolismo celular se transporta hacia los pulmones de esta transporta hacia los pulmones de esta manera. manera.
Un porcentaje pequeño de COUn porcentaje pequeño de CO22 es es transportado en la sangre por la hemoglobina.transportado en la sangre por la hemoglobina.
En los tejidos, el HEn los tejidos, el H++ disociado del ácido disociado del ácido carbónico es amortiguado (buffer) por la carbónico es amortiguado (buffer) por la hemoglobina que ejerce una influencia hemoglobina que ejerce una influencia negativa en la unión del Onegativa en la unión del O22 forzando la forzando la liberación del mismo a los tejidos.liberación del mismo a los tejidos.
Los HLos H++ se combinan en el interior del eritrocito se combinan en el interior del eritrocito con la Hb, formándose Hb reducida, la cual actúa con la Hb, formándose Hb reducida, la cual actúa como un amortiguador, ya que neutraliza los Hcomo un amortiguador, ya que neutraliza los H++, , impidiendo que disminuya mucho el pH de la impidiendo que disminuya mucho el pH de la sangre. La Hb reducida tiene menor afinidad por sangre. La Hb reducida tiene menor afinidad por el Oel O22, lo que facilita la cesión del O, lo que facilita la cesión del O22 a los tejidos a los tejidos..
Mediante una reacción reversa de la Mediante una reacción reversa de la anhidrasa carbónica, se produce COanhidrasa carbónica, se produce CO22 y y HH22O. O.
El COEl CO22 se difunde fuera de la sangre, hacia se difunde fuera de la sangre, hacia los alvéolos del pulmón y se libera con la los alvéolos del pulmón y se libera con la expiración.expiración.
Una vez que el oxigeno es Una vez que el oxigeno es transportado y entregado a la célula transportado y entregado a la célula se produce el proceso de fosforilación se produce el proceso de fosforilación oxidativa en la mitocondria del cual oxidativa en la mitocondria del cual se obtiene: C02, ATP y agua. se obtiene: C02, ATP y agua.
En razón del gradiente de presión En razón del gradiente de presión que se establece entre la célula y la que se establece entre la célula y la sangre capilar, el dióxido de carbono sangre capilar, el dióxido de carbono difunde de la primera a la segunda difunde de la primera a la segunda obedeciendo a la ley de Henryobedeciendo a la ley de Henry..
Como la velocidad de difusión del Como la velocidad de difusión del dióxido de carbono es 20 veces mayor dióxido de carbono es 20 veces mayor que la del oxigeno, (Ley de Graham) que la del oxigeno, (Ley de Graham) su difusión no presenta problemassu difusión no presenta problemas. .
El COEl CO22 se transporta: se transporta: Disuelto en la sangre (9%)Disuelto en la sangre (9%) En la sangre en forma de HCOEn la sangre en forma de HCO33
-- (64%) (64%) Unido a las proteínas (Hb) (27%)Unido a las proteínas (Hb) (27%)