Resumen Breve
Este video explica cómo los gases se difunden a través de la membrana respiratoria, la importancia de la presión parcial de los gases, y cómo el oxígeno y el dióxido de carbono son transportados en la sangre. Se discuten factores que afectan la difusión, como la solubilidad y la diferencia de presiones parciales, y se explica la ley de Fick. También se aborda la presión del vapor de agua en los pulmones y cómo afecta las presiones parciales de otros gases. Finalmente, se detalla cómo el oxígeno se une a la hemoglobina y cómo el dióxido de carbono se transporta en el plasma y en los eritrocitos, incluyendo el efecto Bohr y el efecto Haldane.
- La difusión de gases depende de la presión parcial y la solubilidad.
- La composición del aire alveolar es diferente a la del aire atmosférico debido a la humidificación y el intercambio gaseoso continuo.
- El oxígeno se transporta principalmente unido a la hemoglobina, mientras que el dióxido de carbono se transporta de varias formas, incluyendo como bicarbonato.
Introducción a la Difusión y Presión Parcial
La difusión es el movimiento de moléculas desde un área de alta concentración a una de baja concentración, influenciada por la temperatura. En fisiología respiratoria, la velocidad de difusión es clave y está relacionada con la presión parcial de los gases. La presión atmosférica al nivel del mar es de 760 mmHg, disminuyendo al ascender. La ley de Dalton establece que la presión total de una mezcla de gases es la suma de las presiones parciales de cada gas. Por ejemplo, el nitrógeno constituye el 78% del aire, el oxígeno el 21%, y otros gases el 1%.
Ley de Henry y Solubilidad de los Gases
La presión parcial de un gas está determinada por su concentración y coeficiente de solubilidad, según la ley de Henry. Esta ley establece que la presión parcial de un gas depende de la concentración del gas disuelto dividida por su coeficiente de solubilidad. El dióxido de carbono es mucho más soluble en agua que el oxígeno. A temperatura corporal y una atmósfera de presión, el dióxido de carbono tiene un coeficiente de solubilidad significativamente mayor que el oxígeno.
Factores que Afectan la Velocidad de Difusión
La difusión de gases ocurre debido a la diferencia en las presiones parciales. La presión parcial del oxígeno es mayor en los alvéolos que en los capilares pulmonares, mientras que la presión parcial del dióxido de carbono es mayor en los capilares. La velocidad neta de difusión depende de la solubilidad del gas, el área transversal, la distancia de difusión, el peso molecular del gas y la temperatura. La ley de Fick describe cómo calcular la velocidad neta de difusión, que es directamente proporcional a la diferencia de presiones, el área transversal y la solubilidad, e inversamente proporcional a la distancia y el peso molecular.
Presión del Vapor de Agua y Composición del Aire Alveolar
El aire que ingresa a los pulmones se humidifica en las fosas nasales, lo que añade presión de vapor (47 mmHg a temperatura corporal). Esto reduce las presiones parciales de otros gases. La composición del aire alveolar es diferente del aire atmosférico porque solo una parte del aire inspirado llega a los alvéolos y se mezcla con el aire residual. Además, el intercambio gaseoso ocurre continuamente, modificando las presiones parciales de oxígeno y dióxido de carbono.
Membrana Respiratoria y su Grosor
La velocidad de difusión en la membrana respiratoria depende del grosor de la membrana, que es muy delgada (0.5-0.6 micrómetros). La membrana está compuesta por el líquido surfactante, el epitelio alveolar, la membrana basal, el espacio intersticial, y el endotelio capilar. Un edema pulmonar, que engrosa la membrana, disminuye la velocidad de difusión. La superficie total de los alvéolos es de aproximadamente 70 metros cuadrados en un pulmón sano, pero se reduce en enfermedades como el enfisema.
Intercambio Gaseoso en los Alvéolos y Capilares
La sangre venosa que llega a los capilares pulmonares tiene una presión de oxígeno de 40 mmHg, mientras que el aire alveolar tiene una presión de 104 mmHg. La sangre se carga de oxígeno al pasar por los capilares, alcanzando una presión de 104 mmHg al salir. La sangre arterial que sale de los pulmones tiene una presión de oxígeno ligeramente menor (95 mmHg) debido a la mezcla con sangre de las venas bronquiales, un fenómeno conocido como flujo de derivación.
Presiones Parciales de Oxígeno y Dióxido de Carbono en la Circulación
La presión parcial de oxígeno en el aire atmosférico es de 159 mmHg, pero disminuye a 104 mmHg en los alvéolos. La sangre venosa que llega a los pulmones tiene una presión de oxígeno de 40 mmHg, que aumenta a 104 mmHg después del intercambio gaseoso. En los tejidos, la presión de oxígeno es de 40 mmHg, lo que permite la difusión del oxígeno desde la sangre arterial (95 mmHg) hacia los tejidos. La presión de dióxido de carbono en la sangre venosa que llega a los pulmones es de 45 mmHg, mientras que en los alvéolos es de 40 mmHg, permitiendo la difusión del dióxido de carbono hacia los alvéolos.
Transporte de Oxígeno en la Sangre
El oxígeno se transporta en la sangre principalmente (97%) combinado con la hemoglobina dentro de los eritrocitos, y solo un 3% disuelto en el plasma. Cada molécula de hemoglobina tiene cuatro cadenas que pueden transportar cuatro moléculas de oxígeno. Cuando la hemoglobina se combina con el oxígeno, se llama oxihemoglobina; cuando pierde oxígeno, se llama desoxihemoglobina.
Transporte de Dióxido de Carbono en la Sangre
El dióxido de carbono se transporta de tres maneras: 7% disuelto en el plasma, 23% combinado con la hemoglobina (formando carbaminohemoglobina), y 70% como ion bicarbonato. En los tejidos, el dióxido de carbono se une al agua dentro de los eritrocitos, formando ácido carbónico gracias a la anhidrasa carbónica. El ácido carbónico se disocia en ion bicarbonato e ion hidrógeno. El ion bicarbonato pasa al plasma en intercambio con el ion cloro. En los alvéolos, el proceso se invierte para liberar el dióxido de carbono.
Curva de Disociación de la Hemoglobina y Efectos Bohr y Haldane
La curva de disociación de la hemoglobina muestra la relación entre la presión parcial de oxígeno y la saturación de la hemoglobina. El desplazamiento de la curva hacia la derecha (efecto Bohr) ocurre en los tejidos debido al aumento de dióxido de carbono y la disminución del pH, lo que reduce la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno. El desplazamiento hacia la izquierda (efecto Haldane) ocurre en los pulmones debido a la disminución de dióxido de carbono y el aumento del pH, lo que aumenta la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno.
