difusion de gases

Javier Alejandro Granada Valderrama

Residente medicina crítica y cuidados intensivos 2014

1. Definición de Difusión

3. Principios físicos de los gases

4. Las leyes de los gases

5. Difusión del oxígeno

6. Difusión del dióxido de carbono

7. Difusión del monóxido de carbono

CONTENIDO

1. Sustitucional

2. Intersticial

3. Neta

DIFUSION

Proceso por el cual un gas o sustancia en disolución se

dispersa por el movimiento aleatorio continuo de sus

partículas para llenar el volumen disponible desde áreas

de alta hacia las de baja concentración.

PRINCIPIOS FÍSICOS DE LOS GASES

• El gas ocupa un VOLUMEN

• El gas ejerce una PRESIÓN dentro de un volumen.

• La frecuencia de la colisión de las moléculas contra las paredes del

recipiente determina la presión

• La presion de un gas es proporcional a su concentración y la

TEMPERATURA.

• La temperatura determina la velocidad del movimiento y la colisión de

las moléculas del gas.

Levitzky Michael.“Funcióny estructura del sistemarespiratorio”Fisiología Pulmonar Serie Lange 7ªEdición. Mc Graw Hill. 2007:1-10

( g/cm2 o libra/ pulgada2 )

Ley de Boyle-Mariotte

La presión es inversamente proporcional al volumen

de una masa gaseosa a temperatura constante. 1.627 – 1.691

T = P x V


LEY DE DALTON

La presión total de un gas es igual a la suma de las presiones

parciales que ejercen los gases de forma independiente

Pt= P(N) + P(O)

Pt= 0,80 atm + 0,20 atm

Pt= 1 atm


PRESIÓN ATMOSFÉRICA

Fuerza que ejerce el aire atmosférico

sobre la superficie terrestre.

COMPOSICION DEL AIRE ATMOSFERICO

Nunn's Applied Respiratory Physiology, 6ta edition 2005 cap 6

PB = PO2 + PN2 + P otros gases

La Fracción de O2 (FO2) = 21% = 21/100 = 0,21(por cada unidad de aire, 0,21 parte corresponde al O2)

PO2 = PB . FO2

PO2 = 560 mm Hg . 0,21 = 117,6 mm Hg

PRESIONES NORMALES DE OXIGENO EN EL AIRE ATMOSFÉRICO

Nitrógeno (N2), la fracción es del 79%.

PN2 = PB . FN2

PN2 = 560 mm Hg . 0,79 = 442,4 mm Hg


O2 = 20.95%

pO2 = 0.2095 x 760 mmHg = 159.22 mm Hg

Cuanto vale la presión parcial del O2 atmosférico seco?

Aire atmosférico siempre tiene humedad y se satura de vapor de

agua al ingresar a las vías respiratorias durante la inspiración

Las partículas de agua disueltas ejercen una presión

llamada Tensión de Vapor de Agua (TH2O).


Pa = (PT - TH2O) . Fa

La tensión máxima de vapor de agua sólo depende de la temperatura y

para 37ºC es 47 mm Hg.

Para calcular la presión de un gas en aire húmedo,

debemos descontar la TH2O a la presión total

EJERCICIO: ¿Cuanto vale la pO2?

pO2 = (560 - 47) x 0.145 = 74,385 mmHb

En el aire alveolar, el O2 representa el 14.5%.


El aire alveolar no tiene la misma composición que el aire atmosférico

a) En cada respiración solo se sustituye una parte del aire alveolar.

b) Constantemente se absorbe oxigeno del aire alveolar.

c) Se difunde constantemente CO2 desde los capilares pulmonares hacia los alveolos.

Aire se desplaza desde la tráquea al alveolo la

PO2 desciende 1.2 mm Hg por cada 1 mm Hg

de incremento en la PCO2.

Si la PO2 en la traquea es de 150 mm Hg y la

PCO2 alveolar es de 40 mm Hg, la presion

alveolar de oxÌgeno es de 102 mm Hg

Ley de Henry

A temperatura constante, la cantidad de gas disuelta en

un líquido es directamente proporcional a la presión

parcial que ejerce ese gas sobre el líquido

Solubilidad la cantidad del soluto: GAS Solvente: Sangre- tejidos

P: es la presión parcial del gas.

S: es la concentración del gas (solubilidad).

Ks: es la constante de Henry,

S: Ks x P


1

8

0

3

KO2 = 0.023 cm3 de O2 / cm3 de plasma

KCO2 = 0.546 cm3 de CO2 / cm3 de plasma

KN2 = 0.013 cm3 de N2 / cm3 de plasma

En el plasma sanguíneo a 37ºC y 760 mm Hg

OXÍGENO COMBINADO CON LA HB


La solubilidad del CO 2 es : 0.0299 mM/mmHg a 37°C

(0.07 mL/dL sangre/ mmHg)

Solubilidad de oxígeno: 0.0013 mM/mmHg a 37°C

(0.003 mL O 2 /dL sangre/mmHg).

¿Como es la relación de solubilidades entre el CO2 y el O2?

KCO2 0.542

-------- = -------- = 23.6

KO2 0.023

El CO2 es 23.6 veces mas soluble en la sangre que el O2

1 mmHg = 1.359547238 cmH2O

1 cmH2O = 0.735538988 mmHg


LEY DE GRAHAM

Para un determinado gradiente, la velocidad de difusión de cada

gas varía en forma / a la raíz cuadrada del peso Molecular


V CO2 32 5.657

--------- = ------ = -------- = 0.85

V O2 44 6.633

¿ Como será la relación de velocidades

de difusión entre el CO2 y el O2?

O2, en virtud de su menor tamaño molecular,

difunde 1/0.85 = 1.17 veces más rápido que el CO2

PERO según la Ley de Henry, el CO2 es 23.6 veces más

soluble en sangre que el O2


La Difusibilidad de un gas es - proporcional a su

solubilidad e / a la raíz cuadrada de su peso molecular


HENRY-GRAHAM

PREGUNTA

LEY DE FICKAdolf Fick

(1829-1901)

La difusión de un gas que atraviesa una superficie es directamente

proporcional al gradiente de concentración.

V gas : volumen de gas que difunde por

unidad tiempo

A: área de la membrana (70m 2 )

T: grosor de la membrana (0.15-0.3um)

P 1 -P 2 : gradiente de presión

D: solubilidad PM

V gas : A D (P 1 -P 2 ) /T


GP: gradiente de presión del gas

> AST: área de sección transversal del vaso donde se halla

circulando el gas

S: Solubilidad del gas

L: longitud del vaso sanguíneo;

> RPM: raíz cuadrada del peso molecular del gas

La velocidad de circulación del gas

Difusión = GP x Ast x S

L x R2PM

Movimiento de moléculas de un gas de

una alta concentración a una baja

concentración de acuerdo a sus

presiones parciales individuales


MEMBRANA ALVEOLO CAPILAR

Lugar de intercambio gaseoso

480 millones de alveolos

280 mil millones de capilares

500-1000 x alveolos

Superficie de 50-100m2

Tabique alveolar

Fibras de tejido elástico y conectivo



Barrera compuesta por

1. Epitelio alveolar

2. Endotelio capilar

3. Espacio intersticial

La hematosis, se realiza gradientes de

presiones, del O2 y el CO2, que existe

entre el alvéolo y el capilar pulmonar

El O2 pasa al interior de los capilares hasta

que la presión parcial de O2 se iguala a

ambos lados de la membrana alveolocapilar

>O2 en alveolos que en los capilares pulmonares

La difusión de los gases se realiza de forma pasiva

Cada gas tiene su presión parcial


El O2 que difunde hacia

los vasos capilares depende

1. El gradiente de presión del O2

entre el espacio alveolar y el

interior de los capilares.

1. La superficie funcional de la

membrana alveolocapilar.

2. El volumen respiratorio por minuto.

3. La ventilación alveolar

Oxigeno disuelto en el plasma

Aproximadamente el 97 % del O2 se transporta unido a

la hemoglobina (Hb) del eritrocito.

Constituyendo la oxihemoglobina

El 3 % del oxígeno restante se

transporta disuelto en el plasma

Distribuye a través de la circulación

sanguínea a todas las células del organismo


La presión parcial de O2 es mayor en las células sanguíneas

que en las tisulares, lo que facilita su difusión.

La capacidad de la Hb (afinidad) para unirse con el oxígeno aumenta cuando

hay un incremento de la presión parcial del O2 y una disminución de la

presión parcial del CO2


DIFUSION

Tiempo en el que el hematíe se desplaza atraves del capilar es de 0,75 sg

La cantidad de CO que ingresa a la sangre esta limitada por las propiedades

de difusion de la membrana y no por la cantidad de sangre disponible

210 veces mas afín a la Hb que el oxigeno

Fisiología respiratoria de wets , 9 edición 2012 capitulo 3 difusión de los gases respiratorios

NO LIMITADO POR DIFUSION

LIMITACION POR PERFUSION

La cantidad de oxido nitroso captada por la sangre depende de la

cantidad de flujo sanguíneo disponible y no por la difusion

Presión

parcial

Tiempo

• No se combina con la Hb

• Equilibrio rápido para

presiones parciales


CAPTACION DE OXIGENO A LO LARGO DEL CAPILAR PULMONAR

• PO2 al ingreso por el hematíe es de 40 mmHg

• PA02 Y Pa02 al final del capilar es de 1 mmHg


1. En reposo la Pao2 de la sangre igula a PA02

en un tercio del tiempo

2. La sangre circula solo alrededor de 0,75sen

el capilar en reposo

3. Con el esfuerzo disminuye a 1/3

El proceso de difusion se altera

1. Esfuerzo

2. Hipoxia alveolar

3. Engrosamiento de la membrana AC

DIFUSION DEL OXIGENO

Afinidad de la Hemoglobina por el Oxígeno


CAPACIDAD DE DIFUSION

1. Se utiliza monóxido de carbono por que la captación

es limitada por la difusión

2. Capacidad de difusión normal es de 25ml/min/mmHg

3. La capacidad de difusión aumenta con el esfuerzo


Dl= VC0/PACO

Dl: capacidad de difusion del pulmon

VCO: cantidad de gas

PACO:presion alveolar de monoxido de carbono

Una persona que realiza esfuerzo respira una baja concentración de

CO en situación de equilibrio, Si la PC0 alveolar es de 0,5 mmHg y la

captacion de CO es de 30 ml/minuto

Cual es la capacidad de difusion del pulmon para CO en ml/min/mmHg?

20-30-40-50-60

Facilita la difusión hacia la circulacion hasta llegar a los capilares pulmonares

Dióxido de carbono

La mayor parte del CO2 se transporta unido a la Hb

Forma la carboxihemoglobina

Una pequeña parte lo hace disuelto en el plasma como soluto o en forma de iones

La presión parcial de CO2 en los tejidos es

mayor que en las células sanguíneas


Difusión a los alveolos hasta que las presiones se igualan a ambos lados

de la membrana alveolocapilar

La difusión de CO2

la presión parcial del CO2 > en los

capilares que en los alveolos

70 % - Como Bicarbonato (HCO3)

23 % - Unido a la Hb (compuestos carbámicos)

7 % - Como gas libre disuelto

COMO VIAJA EN

SANGRE EL CO2


Capnografía, la evolución en la monitorización del paciente crítico Luis Barrado Muñoz, 2014

COMPLEMENTOS

difusion de gases

Documents