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DIFUSÃO E TRANSPORTE DE GASES Professora Maíra Valle

O CONSUMO DE O2 REFLETE O GASTO CALÓRICOTAXA METABÓLICA – o método mais comum para estimar a taxa metabólica édeterminar o consumo de oxigênio da pessoa.

No exercício físico aumenta-se a taxa metabólica e a demanda por O2

AUMENTO DO CONSUMO DE O2 E FREQUÊNCIARESPIRATÓRIA NO EXERCÍCIO

Nos referimos à concentração de oxigênio dissolvido em água a qualquer PO2 como pressão parcial do gás em solução.

Sangue arterial – PO2: 95 mmHgPCO2: 40 mmHg

A VENTILAÇÃO E O FLUXO SANGUÍNEO ALVEOLARESSÃO AJUSTADOSVENTILAÇÃO – quantidade de ar que chega aos álveolos

PERFUSÃO - o fluxo sanguíneo que passa pelos alvéolos

Ajustes: regulação local do fluxo de ar e do fluxo sanguíneo.

Fatores locais: [ ] de O2 e CO2

Propriedades dos capilares: sãocolapsáveis.

AJUSTE FLUXO SANGUÍNEO À VENTILAÇÃOApesar de haver inervação autonômica nas artérias pulmonares,

há pouco controle neural do fluxo sanguíneo pulmonar

CONTROLEDA VENTILAÇÃO

DIFUSÃ0

Migração de átomos ou moléculas num sistema físico (sólido, líquido ou gás), em geral, devido a sua própria agitação térmica, muitas vezes também causada pela influência de um gradiente de temperatura, pressão, ou por um potencial químico ou elétrico.

DIFUSÃO - CARACTERÍSTICAS

1. É um processo passivo – não requer energia de fontes externas, apenas energia cinética

2. As moléculas movem-se de uma área de > [ ] para < [ ]

3. Quanto maior a [ ] maior a taxa de difusão

4. A difusão de um soluto não interfere na difusão de outro

DIFUSÃO

5. A difusão só cessa quando as moléculas se distribuirem uniformemente

DIFUSÃO - CARACTERÍSTICAS

6. A difusão é rápida em curtas distâncias, mas muito mais lenta em longas distâncias

7. A difusão é diretamente relacionada à temperatura

8. A taxa de difusão é inversamente proporcional ao peso molecular e ao tamanho

9. A difusão pode ocorrer em um sistema aberto ou através de uma divisória que separadois sistemas

DIFUSÃO SIMPLES ATRAVÉS DE MEMBRANASA taxa de difusão através de uma membrana é mais rápida:

– quanto maior for a superfície de membrana

– quanto mais fina for a membrana

– maior for o gradiente de concentração

– mais permeável à molécula for à membrana

O O2 E O CO2 SE DIFUNDEM PELA MEMBRANA ALVEOLAR

OS GASES DIFUNDEM-SE DEVIDO…

Porém caso a PO2 esteja baixa, a troca ficaprejudicada:

1. Em grandes altitudes (↓ Patm)

2. Baixa ventilação alveolar

• Diminuição da complacência pulmonar

• Aumento da resistência das vias aéreas

• Depressão do SNC (↓ FR e ↓ VC)

AO GRADIENTE DE PRESSÃO

SOLUBILIDADE DO GÁSO gás move-se pelo gradiente de pressão.

LEI DE HENRYDiretamente proporcional:

1. Ao gradiente de pressão do gás

2. À solubilidade do gás no líquido

3. À temperatura

O2 possui baixa solubilidade em água.

Mesmo com a mesma PO2, a concentração de oxigênio dissolvido tambémdepende da solubilidade do oxigênio na água e por isso elas não são iguais.

CO2 possui 20x mais solubilidade em água.

A concentração de gás dissolvido na fase líquida é proporcional àPressão Parcial deste gás na fase gasosa. [Gás]dissolvido = 𝞪[Pgás]

AS CÉLULAS FORMAM UMA BARREIRA DE DIFUSÃO ENTRE O PULMÃO E O SANGUE

TROCA GASOSA DURANTE O EXERCÍCIO

Em condições normais, no animal emrepouso, a troca gasosa se dá em0,25s.

Sangue permanece no capilar 0,75s.

A transferência tanto do O2 quanto do CO2 é normalmente limitada pela perfusão.

PATOLOGIAS QUE CAUSAM HIPÓXIADifusão∝ área de superfícies x permeabilidade da barreira/distância2

PAUSA PEDAGÓGICA1 – Considerando que [Gás]dissolvido = 𝞪[Pgás]

𝞪 para o oxigênio é (0,03 mL de O2/L de sangue)/mmHg PO2

𝞪 para o CO2 é (0,7 mL de CO2/L de sangue)/mmHg PCO2

Se o sangue arterial tem uma PO2 de 95 mmHg e uma PCO2 de 40 mmHg, quais serão as concentraçõesde oxigênio e CO2 (em mL de gás/L de sangue)?

2 – Por que no edema pulmonar a PCO2 pode estar normal, enquanto a PO2 está baixa?

OS PEIXES SEM SANGUE!? Único vertebrado (53000 espécies) sem hemáciasChionodraco rastrospinosus

HEMOGLOBINA - Hb

TRANSPORTE GASES NO SANGUEA hemoglobina, a proteína de ligação do oxigênio, que dá aos eritrócitos a sua cor, liga-se de modoreversivel ao oxigênio, como será resumido naequação

É responsável por carrear 98% do O2 no sangue(apenas 2% dissolvido).

Obs.: O O2 ligado não conta na PO2.

SANGUE ARTERIAL E SANGUE VENOSOMucosa normal

Cianose

A saturação da hemoglobina depende de dois fatores:

1) A PO2 no plasma que circunda os eritrócitos e

2) O número de locais disponíveis para a ligação à Hb

A ligação do O2 à Hb altera a capacidade da Hb de absorver luz. Porisso o sangue arterial oxigenado é vermelho brilhante e o sanguevenoso desoxigenado é vermelho-azulado de tonalidade escura.

HIPÓXIA Estado de pouco oxigênio nos tecidos. Obs.: A hipóxia pode ser acompanhada de hipercapnia, isto é, uma concentraçãoelevada de dióxido de carbono

P50 Índice de afinidade do O2 é o P50, definido como a pressão parcial de O2 na qual a Hb está 50% saturada.

CURVA DE SATURAÇÃ0 DA HBTroca de duas subunidadesda globina β por duas ɣ.

Hb fetal tem maior finidade pelo O2.

P50 feto ~19 mmHgMãe ~27 mmHg.

FATORES FÍSICOS AFETAM A AFINIDADE DA Hb PELO O2

A ↓ do pH leva a diminuição da afinidade da Hb pelo O2.

Quando temos diminuição do pH do sangue?

Ex.: Exercício físico vigoroso – metabolismoanaeróbio – células musculares liberam H+

O que isso acarreta fisiologicamente?

Mais O2 liberado pela Hb para os tecidos.

FATORES FÍSICOS AFETAM A AFINIDADE DA Hb PELO O2

FATORES FÍSICOS AFETAM A AFINIDADE DA Hb PELO O2Quanto maior a PCO2 menor a afinidade da Hb pelo O2.

H+ e CO2 sãoefetoresalostéricosda HbA

2,3-BPG

• 2,3-BPG ou 2,3-bifosfoglicerato (um compostointermediário da vida da glicólise)

• Produzido em hipóxia crônica

• Aumento de 2,3-BPG diminui a afinidade da Hbpelo O2.

• Controle halostérico

• Grandes altitudes e anemia geram ↑ 2,3-BPG.

TRANSPORTE CO2

LEGENDA

AC - Anidrase carbônica

HbCO2 – Carbaminoemoglobina

H2CO3 – Ácido carbônico

HCO3- -Íon Bicarbonato

A PCO2 elevada (hipercapnia) faz o pH diminuir, gerando acidose respiratória, gerando excess de H+.

MIOGLOBINAÉ um pigmento ligador de oxigênio que facilita a transferência de oxigênio para o interior da fibra muscular.

Uma cadeia polipeptídica e um grupo Heme

RESPOSTA DO CAVALO AO GALOPE EXTENUANTE

VO2: Consumo de oxigênioHb: Concentração de hemoglobina(a-V)O2: Diferença de oxigênio artério-venosa

CAUSA COMUM DE EDEMA PULMONAR

Se o ventrículo esquerdo falha, o sangue retorna para o átrioesquerdo e as veias pulmonares e depois para os capilarespulmonares. Aumento da pressão arterial pulmonar.

Se o débito cardíaco do lado direito do coração permanece normal enquanto o débito do lado esquerdo diminui, os pulmões começam a acumular líquido, gerando edema pulmonar.

Ex.: Insuficiência cardíaca congestiva