Intercambio de gases: Difusión y gradientes parciales de presión

El intercambio de gases se produce en los pulmones

¿Alguna vez te has preguntado cómo llega el oxígeno del aire a nuestra sangre? ¿Sabes cómo el dióxido de carbono sale de nuestra sangre y entra en nuestros pulmones? Si bien la ventilación asegura que el aire entre y salga de nuestros pulmones, por sí solo no ingresa oxígeno ni sale dióxido de carbono de nuestra sangre. Para responder a nuestra pregunta inicial, debemos observar cómo se intercambia el gas en nuestros pulmones.

En este contexto, el intercambio de gases simplemente se refiere al movimiento de oxígeno hacia la sangre y dióxido de carbono fuera de la sangre. El oxígeno y el dióxido de carbono se mueven a través de la membrana respiratoria , que incluye el alvéolo y el capilar pulmonar. Como puede ver en la imagen de abajo, el oxígeno sale del alvéolo hacia el capilar, mientras que el dióxido de carbono se mueve en la dirección opuesta, de ahí el término intercambio de gases .

El intercambio de gases se refiere al oxígeno que se mueve hacia el capilar y el dióxido de carbono al alvéolo.

Los gases se intercambian entre el aire alveolar y la sangre por difusión , el movimiento de moléculas desde un área de mayor concentración a un área de menor concentración, donde la concentración se refiere a la cantidad de una sustancia presente en una mezcla de sustancias. La velocidad de difusión está influenciada por una variedad de factores, incluida la presión atmosférica y la magnitud del gradiente de concentración de la sustancia en difusión. En esta lección, discutiremos cómo la presión atmosférica y los gradientes de concentración de oxígeno y dióxido de carbono influyen en la difusión y, por lo tanto, en el intercambio de gases.

Difusión y presión parcial

Es un error común pensar que hay menos oxígeno a grandes alturas.

Si alguna vez ha estado esquiando o escalando montañas, probablemente haya experimentado dificultad para respirar. Es posible que haya dicho o escuchado a alguien decir que el aire es tenue a gran altura. ¿Qué significa decir que el aire es delgado? Un concepto erróneo común es que hay menos oxígeno disponible a grandes alturas. Sin embargo, resulta que la concentración de oxígeno sigue siendo prácticamente la misma independientemente de la elevación. La concentración de oxígeno es de alrededor del 21% al nivel del mar y en la cima del Monte Everest. Por lo tanto, la dificultad para respirar a grandes alturas no se debe a menos oxígeno. Siendo ese el caso, ¿qué causa la dificultad para respirar en grandes alturas? Para responder a esta pregunta, debemos considerar el efecto de la presión sobre la difusión.

Presión atmosférica Ley de Dalton Presión parcial Pgas = Tp x [gas] Pgas Tp [gas]

Al nivel del mar, la presión atmosférica es de 760 mmHg; por lo tanto, la presión parcial de oxígeno sería de 160 mmHg, o 760 mmHg x 0,21. El campamento base del Monte Everest está a unos 5000 metros sobre el nivel del mar, y la presión atmosférica allí es solo de unos 400 mmHg. Como la concentración de oxígeno sigue siendo del 21%, la presión parcial de oxígeno es de solo 84 mmHg, o 400 mmHg x 0,21. Como puede ver, en el campamento base, solo 84 mmHg de presión empujan el oxígeno a nuestra sangre, en comparación con 160 mmHg al nivel del mar.

Composición del aire alveolar

Una vez en los alvéolos, la presión parcial de oxígeno cae debido al vapor de agua y al dióxido de carbono.

Ahora que hemos discutido cómo la concentración y la presión afectan la difusión, consideremos qué sucede con la concentración de oxígeno en nuestros pulmones. En el momento en que el aire inspirado llega a los alvéolos donde se produce el intercambio de gases, la concentración desciende de aproximadamente 21% a aproximadamente 13%. Al nivel del mar, esto reduce la presión parcial de oxígeno de 160 mmHg a aproximadamente 100 mmHg, ya que el 13% de 760 mmHg es aproximadamente 100 mmHg. ¿Cuál es el responsable de esta caída de presión parcial? La adición de vapor de agua y dióxido de carbono al aire inspirado disminuye la composición porcentual de oxígeno. Como puede ver en la imagen de arriba, la presión parcial de dióxido de carbono en el aire alveolar es de aproximadamente 40 mmHg.

Difusión y ley de Henry

Como hemos dicho, el intercambio de gases se produce a través de una membrana respiratoria. La membrana respiratoria separa el aire alveolar de un lado de la sangre del otro. Echemos un vistazo a la ley de Henry. La ley de Henry nos dice que los gradientes de presión afectan el movimiento del gas dentro y fuera de una solución en un líquido.

Por ejemplo, el dióxido de carbono se agrega a los refrescos a alta presión. Mientras la lata esté cerrada, el dióxido de carbono permanece en el pop, ya que la presión en el pop es igual a la presión en la lata. Cuando se abre la lata, la presión en la lata disminuye y el dióxido de carbono sale del pop y entra al aire. Lo mismo sucede en nuestros pulmones cuando los gases entran y salen de la sangre desde una presión parcial alta a una baja.

La sangre que ingresa a los pulmones es lo que llamamos pobre en oxígeno, ya que perdió oxígeno mientras fluía a través de los tejidos metabolizadores. Dado que la presión parcial de oxígeno es menor en la sangre que ingresa a los pulmones que en el gas alveolar, el oxígeno se difunde hacia la sangre. El dióxido de carbono se difunde en la dirección opuesta, ya que la presión parcial es mayor en la sangre que ingresa a los pulmones que en el aire alveolar. Nuevamente, los gases se mueven de una presión parcial alta a una baja.

La presión parcial de oxígeno es más baja en la sangre que en los alvéolos, por lo que se difunde en la sangre.

Es importante tener en cuenta que, para cada gas, las presiones parciales se equilibran o equilibran a través de la membrana respiratoria y lo hacen a medida que la sangre fluye a través de los pulmones. Dado que la presión parcial de oxígeno en el aire alveolar es de 100 mmHg, también lo es la presión parcial de oxígeno en la sangre cuando sale de los pulmones. Recuerde, se logra el equilibrio. Del mismo modo, el dióxido de carbono se equilibra a través de la membrana respiratoria, por lo que la presión parcial de dióxido de carbono en la sangre que sale de los pulmones es de solo 40 mmHg. Por tanto, la sangre que sale de los pulmones es rica en oxígeno y pobre en dióxido de carbono.

Resumen de la lección

En resumen, el oxígeno y el dióxido de carbono se difunden a través de una membrana respiratoria. La velocidad de difusión está determinada por una variedad de factores, incluido el gradiente de concentración de los gases y la presión parcial de los gases. La ley de Dalton se puede utilizar para determinar la presión parcial de un gas en una mezcla. Dado que el aire inspirado es 21% de oxígeno y la presión atmosférica es de 760 mmHg (al nivel del mar), la presión parcial de oxígeno es de 0,21 x 760 mmHg = 160 mmHg.

A medida que el aire se mueve hacia los alvéolos, se agregan vapor de agua y dióxido de carbono, y eso reduce la presión parcial de oxígeno a aproximadamente 100 mmHg en el gas alveolar. La ley de Henry se aplica al intercambio de gases cuando las presiones parciales de oxígeno y dióxido de carbono se equilibran a través de la membrana respiratoria. Lo hacen de tal manera que P O2 = 100 mmHg y P CO2 = 40 mmHg en la sangre después de que fluye a través de los pulmones. Por lo tanto, la sangre que sale de los pulmones se denomina rica en oxígeno y pobre en dióxido de carbono.

Resultado de aprendizaje

Después de ver esta lección, debería poder explicar cómo la ley de Dalton y la ley de Henry afectan el intercambio de gases en los pulmones.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador