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Respiración
JOSÉ M. ACOSTA
ÁNGEL E. HERNÁNDEZ
VANESSA M. TAVERAS
PRISCILLA N. SEPÚLVEDA
Aparato Respiratorio
•Pulmones
•Vías aéreas
Componentes
•Principales
•Conducción del Aire a los pulmones
•Filtración del aire
• Intercambio de gases
•Secundarias
•Fonación
•Olfacción
•Funciones endocrinas e inmunitarias
Funciones
Vías aéreas
Porción Conductora
Cavidades nasal y oral
Faringe (Naso y Oro)
Laringe
Tráquea
Bronquios principales
Bronquiolos
Porción Respiratoria
Bronquiolos Respiratorios
Conductos Alveolares
Sacos Alveolares
Alvéolos
• Calentamiento
• Humectación
• Eliminación de partículas
Acondicionamiento
Secreciones
Vibrisas
Cilios
Cavidad Nasal y
FaringeCornetes
Narina
Porción Olfatoria
Laringe
Árbol Bronquial
Respiración
Intercambio de gases que tiene lugar en los pulmones. (En especial de O2 y CO2).
Se da en la barrera alveolo capilar:
Surfactante
Neumocito tipo 1
Membrana Basal
Endotelio
Respiración
Inspiración
1. Contracción del Diafragma
2. Dilatación de las cavidades pleurales.
3. Inspiración forzada
Espiración
1. Proceso Global
2. Retracción elástica
3. Espiración forazada
Ventilación
Pulmonar
Circulación
pulmonar y
líquido pleural
CIRCULACIÓN PULMONAR
Dos circulaciones:
Bajo flujo y alta presión: Aa. bronquiales
Irrigación
Alto flujo y baja presión: A. pulmonar
Intercambio
DINÁMICA CAPILAR PULMONAR
Cuando el GC es normal la sangre pasa a través de los
capilares en aproximadamente 0.8s.
Cuando aumenta el GC este tiempo puede acortarse
hasta 0.3s.
DINÁMICA CAPILAR PULMONAR
La presión capilar es 7mmHg y en los tejidos
periféricos es 17mmHg
La presión del liquido intersticial es
ligeramente mas negativa que en el tejido
subcutáneo periférico
Presión coloidosmotica del liquido intersticial
pulmonar es 14mmHg
Pared alveolar muy fina y débil
► El intercambio de liquido a través de las membranas de los capilares es similar a los tejidos
periféricos, excepto:
Los capilares y el sistema linfático
mantienen una ligera presión negativa en
el intersticio
Esta presión aspira cualquier liquido que
aparezca en los alveolos.
Este es transportado a los linfáticos o a los
capilares manteniendo los alveolos secos
DINÁMICA CAPILAR PULMONAR
Principios físicos del
intercambio gaseoso; difusión de oxígeno y
dióxido de carbono a
través de la membrana
respiratoria
➢ UNA VEZ CONCLUIDA LA
VENTILACIÓN SIGUE LA
DIFUSIÓN.
➢ EN FISIOLOGÍA NOS
INTERESA:
➢ El proceso de difusión
➢ La velocidad de difusión
Física de la difusión de gases
Base molecular de la difusión
La fuente de energía para la difusión es la energía
cinética.
La velocidad de difusión de un gas es proporcional a la
concentración del gas.
Presiones gaseosas
La presión es la suma de todas las moléculas de un gas
que chocan contra la superficie.
La presión de un gas es directamente proporcional a la
concentración de las moléculas del gas.
Al manejar mezclas de gases observamos el fenómeno
de la presión parcial.
Nomenclatura de presiones parcialesP + fórmula molecular del gas como subíndiceEjemplos:PO2
(Presión Parcial del oxígeno)PCO2
(Presión Parcial del dióxido de carbono)
Física de la difusión de gases
Presiones de gases disueltos en agua y tejidos
Los gases disueltos en agua o tejidos corporales también ejercen presión.
Además de la concentración la presión parcial del gas en una solución depende del coeficiente de solubilidad.
Esta relación se expresa en la ley de Henry
𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑝𝑎𝑟𝑐𝑖𝑎𝑙 =𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑔𝑎𝑠 𝑑𝑖𝑠𝑢𝑒𝑙𝑡𝑜
𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑
La presión parcial del gas de cada uno de los gases en el aire alveolar y en la sangre.
La difusión neta se llevará a cabo en la dirección donde la presión parcial sea menor.
Ejercicio
Asumiendo que tenemos igual concentración
de estos gases. ¿Cuál de estos gases tendrá
mayor presión parcial?
Coeficientes de solubilidad a 1atm en 1L de H2O
A la temperatura corporal (37°C) la PH2O = 47mmHg
Física de la difusión de gases
Difusión de gases a través de líquidos
La diferencia de presión provoca difusión neta.
Factores que afectan la velocidad de difusión en un líquido:
Solubilidad del gas
A mayor solubilidad, mayor número de moléculas disponibles para difundir. Independiente de la presión parcial.
Área transversal del líquido
A mayor área transversal mas moléculas se difunden
Distancia de difusión
A mayor distancia menor difusión
Temperatura del líquido
A mayor movimiento cinético mayor difusión
𝐷 =∆𝑃 𝑥 𝐴 𝑥 𝑆
𝑑 𝑃𝑚
D = Velocidad de difusiónΔP = Diferencia de presión parcial entre los extremos del trayectoA = Área transversal del trayectoS = Solubilidad del gasPm = Peso molecular
Coeficientes de difusión
Las composiciones del airea alveolar
y atmosférico
La concentración el airea alveolar y atmosférico
son diferentes debido a:
El aire alveolar solo es sustituido de manera parcial
en cada respiración.
El oxígeno se difunde hacia la sangre.
El dióxido de carbono se difunde constantemente
desde la sangre al airea alveolar.
El aire en las vías respiratorias es humificado antes de
llegar a los alvéolos.
Las composiciones del airea alveolar
y atmosférico
Velocidad de renovación el aire
En cada respiración solo se renueva 1/7 del volumen total.
Depende de la velocidad de ventilación
Esto permite que el cuerpo sea menos susceptible a los cambios
excesivos de oxigenación tisular y estabiliza el control respiratorio.
Concentración parcial de oxígeno y dióxido de carbono
Difusión a través de la membrana
respiratoria
Unidad respiratoria
Bronquiolo respiratorio
Conductos alveolares
Atrios
Alvéolos
Membrana respiratoria
Capa de líquido que tapiza el alvéolo y contiene el surfactante.
Epitelio alveolar.
Membrana basar epitelial
Espacio intersticial pequeño
Membrana basal capilar
Membrana el endotelio vascular
Difusión a través de la membrana
respiratoria
Factores que influyen en la velocidad de difusión
Grosor de la membrana
Área superficial de la membrana
Coeficiente de difusión
Diferencia de presión parcial del gas
Capacidad de difusión
Volumen de un gas que difunde a través de la membrana en un minuto.
Reposo
O2 230ml
CO2 400ml
𝐷 =∆𝑃 𝑥 𝐴 𝑥 𝑆
𝑑 𝑃𝑚
Transporte de oxígeno y dióxido de carbono
en la sangre y los líquidos tisulares
Transporte de oxígeno de los pulmones a los tejidos del organismo
► El oxígeno difunde desde los alvéolos hacia la sangre capilar pulmonar
porque la presión parcial de oxígeno (PO2) en los alvéolos es mayor que
la PO2en la sangre capilar pulmonar. En los otros tejidos del cuerpo, una
mayor PO2 en la sangre capilar que en los tejidos hace que el oxígeno
difunda hacia las células circundantes.
► Cuando el oxígeno se ha metabolizado en las células para formar
dióxido de carbono, la presión de dióxido de carbono (PCO2) intracelular
aumenta hasta un valor elevado, lo que hace que el dióxido de
carbono difunda hacia los capilares tisulares.
El transporte del oxígeno y del dióxido de carbono
en la sangre depende tanto de la difusión como del
flujo de sangre.
Difusión de oxígeno de los capilares periféricos al líquido tisular
Gran diferencia de presión inicial que hace que el
oxígeno difunda rápidamente desde la sangre
capilar hacia los tejidos
Difusión de dióxido de carbono de las células de los tejidos periféricos a los capilares y de los capilares pulmonares a los
alvéolos
► Cuando las células utilizan el oxígeno, prácticamente todo se convierte en
dióxido de carbono, y esto aumenta la PCO2intracelular.
► La cadena de transporte de gases el
dióxido de carbono difunde en una
dirección exactamente opuesta a la
difusión del oxígeno. Sin embargo,
hay una diferencia importante entre
la difusión del dióxido de carbono y la
del oxígeno: el dióxido de carbono
puede difundir aproximadamente 20
veces más rápidamente que el
oxígeno.
Regulación de
la Respiración
➢ CENTRO RESPIRATORIO
➢ CONTROL QUÍMICO
➢ SISTEMA DE QUIMIORRECEPTORES
PERIFÉRICOS
Normalmente el sistema nervioso ajusta la velocidad de ventilación alveolar
Control Químico
El oxígeno no tiene efecto directo sobre el centro respiratorio; sin embargo
sí en los quimiorreceptores periféricos.
El exceso de CO₂ o de iones
de hidrógeno en la sangre
actúan en el centro
respiratorio
Sistema de quimiorreceptores periféricos para
controlar la actividad respiratoria: función del
oxígeno en el control respiratorio
Son especialmente importantes para detectar modificaciones del oxígeno de la sangre,
aunque también responden en menor grado a modificaciones de las concentraciones de
dióxido de carbono y de iones hidrógeno.
Los quimiorreceptores transmiten señales nerviosas al centro respiratorio del encéfalo para
contribuir a la regulación de la actividad respiratoria.
La mayor parte de los quimiorreceptores está en los cuerpos carotídeos, . Sin embargo,
también hay algunos en los cuerpos aórticos
Sus fibras aferentes pasan a través de los nervios de
Hering hacia los nervios glosofaríngeos y
posteriormente a la zona respiratoria dorsal del
bulbo raquídeo
Sus fibras nerviosas aferentes pasan a través de
los vagos, y también a la zona respiratoria
bulbar dorsal.
Cuerpos Carotídeos Cuerpos Aórticos
La disminución del oxígeno arterial estimula a los quimiorreceptores
El aumento de la concentración de dióxido de carbono e iones
hidrógeno estimula a los quimiorreceptores.
Mecanismo básico de estimulación de los quimiorreceptores por la
deficiencia de oxígeno.
Todavía se desconoce el mecanismo exacto
La respiración crónica de cantidades bajas de
oxígeno estimula aún más la respiración: el
fenómeno de «aclimatación»
La razón de la aclimatación es que, en un plazo de 2 a 3 días, el centro respiratorio del tronco
encefálico pierde aproximadamente cuatro quintos de su sensibilidad a las modificaciones de
la Pco2 y de los iones hidrógeno.
Por tanto, deja de producirse la eliminación excesiva de dióxido de carbono
Regulación de la respiración durante el
ejercicio
► Durante el ejercicio intenso el consumo de
oxígeno y la formación de dióxido de
carbono pueden aumentar hasta 20 veces.
La PO2, la PCO2
y el pH en sangre arterial se
mantienen casi exactamente normales.
Muchas GraciasJOSÉ M. ACOSTA
ÁNGEL E. HERNÁNDEZ
VANESSA M. TAVERAS
PRISCILLA N. SEPÚLVEDA
