TALLER DE FISIOLOGIA DEL SITEMA RESPIRATORIO

ALUMNA YEIMY CARABALLO PATIO DERLIS CERVANTES MARAIN NAVARRO

DOCENTE JAIME PADILLA

NUTRICION Y DIETEICA 2 SEMESTRE UNIVERSIDAD DEL ATLANTICO

BARRANQUILLA/ DE ABRIL/2012

1. Funciones del aparato respiratorio El sistema respiratorio est formado por las estructuras que realizan el intercambio de gases entre la atmsfera y la sangre. El oxgeno (O2) es introducido dentro del cuerpo para su posterior distribucin a los tejidos y el dixido de carbono (CO2) producido por el metabolismo celular, es eliminado al exterior. Adems interviene en la regulacin del pH corporal, en la proteccin contra los agentes patgenos y las sustancias irritantes que son inhalados y en la vocalizacin, ya que al moverse el aire a travs de las cuerdas vocales, produce vibraciones que son utilizadas para hablar, cantar, gritar. El proceso de intercambio de O2 y CO2 entre la sangre y la atmsfera, recibe el nombre de respiracin externa. El proceso de intercambio de gases entre la sangre de los capilares y las clulas de los tejidos en donde se localizan esos capilares se llama respiracin interna. 2. En qu consiste y qu funcin cumplen las zonas de conduccin y la zona respiratoria del aparato respiratorio? El sistema respiratorio se divide en dos zonas funcionales: Zona conductora: Para transportar el aire desde y hacia el exterior. Mientras que pasa por la zona conductora, el aire inhalado se filtra y se calienta. Zona respiratoria: sta es la regin del pulmn donde ocurre el intercambio gaseoso; incluye los bronquiolos respiratorios (que contienen pequeos racimos de alvolos), los conductos alveolares y los alvolos. La zona respiratoria tambin contiene la zona transitoria.

3. Qu es la ventilacin? Cmo se divide? La ventilacin pulmonar (respiracin) es el proceso por medio del cual se intercambian los gases entre la atmosfera y los alveolos pulmonares, el aire fluye a travs del cuerpo, es decir, porque existe un gradiente de presin. El aire se mueve hacia los pulmones cuando la presin dentro de los pulmones es menor que la presin del aire en la atmosfera. El aire

se mueve fuera de los pulmones cuando la presin dentro de los pulmones es mayor que la presin de la atmosfera. Ahora se examinara los mecanismos que se presentan en la ventilacin pulmonar abordando como primer paso la inspiracin y el segundo espiracin.

4. Explique la fisiologa de la inspiracin y la espiracin Inspiracin: la entrada de aire en los pulmones se llama inspiracin (inhalacin). Antes de cada inspiracin, la presin del aire dentro de los pulmones iguala la presin atmosfrica, que es casi 760 milmetros de mercurio o una atmosfera (atm) a nivel del mar. Para que el aire fluya hacia los pulmones, la presin dentro de los pulmones debe ser menor que la presin atmosfrica. Esta condicin se alcanza aumentando el volumen (tamao) de los pulmones. Para que se presente la inspiracin los pulmones se deben expandir. Esto aumenta el volumen pulmonar y de esta manera disminuye la presin de los pulmones. El primer paso para aumentar el volumen pulmonar comprende la contraccin de los principales msculos inspiratorios, el diafragma y los msculos intercostales externos. El diafragma, el musculo inspiratorio ms importante, es un musculo esqueltico en forma de cpula que forma el piso de la cavidad torcica y esta inervado por el nervio frnico. La contraccin del diafragma provoca que se haga plano, disminuyendo su curvatura. Esto aumenta la dimensin vertical de la cavidad torcica y permite el movimiento de casi el 75 % del aire que entra a los pulmones durante la inspiracin. La distancia que recorre el diafragma durante la inspiracin varia de un centmetro durante la respiracin normal en reposo, hasta ms de 10 centmetros durante la respiracin muy intensa. El embarazo avanzado la obesidad excesiva o las fajas abdominales pueden evitar el descenso completo del diafragma, al mismo tiempo que el diafragma tiene una contraccin, se contraen los msculos intercostales externos. Estos msculos corren en forma oblicua hacia abajo y adelante entre las costillas adyacentes y cuando se contraen, las costillas se retraen junto con el esternn hacia adelante. Esto aumenta el dimetro anteroposterior de la cavidad torcica.

Espiracin: la expulsin de aire de los pulmones se llama espiracin (exhalacin), y tambin se logra mediante un gradiente de presin pero en este caso el gradiente es inverso, ya que la presin dentro de los pulmones es mayor que la presin de la atmosfera. La espiracin normal mediante la respiracin en reposo, a diferencia de la inspiracin, es un proceso pasivo ya que o intervienen las contracciones musculares. Este fenmeno depende de la elasticidad de los pulmones. La espiracin inicia cuando se relajan los msculos inspiratorios. Conforme los msculos intercostales se relajan, las costillas se mueven hacia abajo y conforme se relaja el diafragma, aumenta su curvatura gracias a su elasticidad. Estos movimientos disminuyen el dimetro vertical y anteroposterior de la cavidad torcica, que regresa a su tamao de reposo. 5. Qu tiene que ver la ley de Boyle con el proceso respiratorio? La presin de un gas de un contenedor cerrado es inversamente proporcional l volumen del contenedor, si el tamao de un contenedor cerrado aumenta, la presin de aire presin de aire dentro del contenedor disminuye, entonces su presin aumenta. Esto se llama ley de Boyle y se puede demostrar de la siguiente manera. Suponga que se coloque un gas en un cilindro que tiene un pistn mvil y un medidor de presin y que la presin inicial es de una atmosfera. Esta presion se crea por las molculas de gas que chocan con el contenedor. Si el pistn las empuja, el gas se concentra en un volumen pequeo. Esto significa que el mismo nmero de molculas de gas estn chocando con un menos espacio de pared. El manmetro demuestra que la presin es el doble de la inicial conforme el gas se comprime hasta la mitad de su volumen. En otros trminos, el mismo nmero de molculas en la mitad del espacio, producen el doble de presin. Por el contrario, si se eleva el pistn para aumentar el volumen, la presin disminuye. De esta manera, el volumen de un gas varia en forma inversa con la presin, la ley de Boyle se aplica a la operacin de una bomba biciclica y al proceso de inflar un globo. Las diferencias de presin fuerzan el aire hacia los pulmones cuando la persona inhala y lo fuerzan a salir cuando la persona exhala.

6. En qu consiste la atelectasia? Cmo el organismo previene la atelectasia? Las cavidades pleurales se encuentran separadas del resto del medio externo y no pueden igualar su presin con la de la atmosfera. El diafragma y la parrilla costal tampoco se pueden mover lo suficiente hacia arriba como para llevar la presin intrapleural ms all de la presin atmosfrica. La conservacin de la presin intrapleural baja es vital para el funcionamiento de los pulmones. Los alveolos son tan elsticos que al final de una espiracin intentan retraerse y colapsarse como las paredes de un globo desinflado una porcin de un pulmn o todo el pulmn colapsado recibe el nombre de atelectasia. Un factor que previene el colapso del alveolo es la presencia del factor surfactante, un fosfolpido que se produce en las clulas septales de las paredes alveolares. El factor surfactante altera la tensin superficial de los pulmones. Esto es, forma una delgada cubierta sobre el alveolo previniendo su colapso y agrupamiento despus de la espiracin. De esta manera, conforme el alveolo se hace ms pequeo, por ejemplo despus de la espiracin, su tendencia a colapsarse disminuye debido a que la tensin superficial no aumenta. 7. Mencione y comente los volmenes pulmonares Volumen corriente (VC): Es el volumen de aire inspirado o espirado con cada respiracin normal. El explorador dice al paciente: respire tranquilamente. En un varn adulto es de unos 500 ml. Volumen de reserva inspiratoria (VRI): Es el volumen extra de aire que puede ser inspirado sobre el del volumen corriente. El explorador dice al paciente: inspire la mayor cantidad de aire que usted pueda. En un varn adulto es de unos 3000 ml. Volumen de reserva espiratoria (VRE): Es el volumen de aire que puede ser espirado en una espiracin forzada despus del final de una espiracin normal. El explorador dice al paciente: expulse la mayor cantidad de aire que usted pueda. En un varn adulto es de unos 1100 ml. Volumen residual (VR): Este volumen no puede medirse directamente como los anteriores. Es el volumen de aire que permanece en los

pulmones al final de una espiracin forzada, no puede ser eliminado ni siquiera con una espiracin forzada y es importante porque proporciona aire a los alvolos para que puedan airear la sangre entre dos inspiraciones. En un varn adulto es de unos 1200 ml. 8. Mencione y comente las capacidades pulmonares Las capacidades pulmonares son combinaciones de 2 ms volmenes. Capacidad inspiratoria (CI): Es la combinacin del volumen corriente ms el volumen de reserva inspiratoria (VC + VRI). Es la cantidad de aire que una persona puede inspirar comenzando en el nivel de espiracin normal y distendiendo los pulmones lo mximo posible. En un varn adulto es de unos 3500 ml. Capacidad residual funcional (CRF): Es la combinacin del volumen de reserva espiratorio ms el volumen residual (VRE + VR). En un varn adulto es de unos 2300 ml. Capacidad vital (CV): Es la combinacin del volumen de reserva inspiratorio ms el volumen corriente ms el volumen de reserva espiratorio (VRI + VC + VRE). Es la cantidad mxima de aire que una persona puede eliminar de los pulmones despus de haberlos llenado al mximo. El explorador dice al paciente: inspire todo el aire que pueda y despus espire todo el aire que pueda. La medicin de la capacidad vital es la ms importante en la clnica respiratoria para vigilar la evolucin de los procesos pulmonares. En un varn adulto es de unos 4600 ml. En esta prueba se valora mucho la primera parte de la espiracin, es decir, la persona hace un esfuerzo inspiratorio mximo y a continuacin espira tan rpida y completamente como puede. El volumen de aire exhalado en el primer segundo, bajo estas condiciones, se llama volumen espiratorio forzado en un segundo (FEV1, siglas en ingls). En adultos sanos el FEV1 es de alrededor del 80% de la capacidad vital, es decir, que el 80% de la capacidad vital se puede espirar forzadamente en el primer segundo. El FEV1 constituye una medida muy importante para examinar la evolucin de una serie de enfermedades pulmonares. En las enfermedades pulmonares obstructivas, por ejemplo, el FEV1 est disminuido Capacidad pulmonar total (CPT): Es la combinacin de la capacidad vital ms el

volumen residual (CV + VR). Es el volumen mximo de aire que contienen los pulmones despus del mayor esfuerzo inspiratorio posible. En un varn adulto es de unos 5800 ml. 9. Cmo se relaciona la ley de Charles, la ley de Henry y la ley de Dalton con la fisiologa respiratoria? Ley de charles: de acuerdo con la ley de charles, el volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta, asumiendo que la presin permanece constante. Se debe recordar el cilindro que se us para demostrar la lay de Boyle. Ahora, se debe suponer que el gas dentro del cilindro ejerce una presin inicial de una atmosfera cuando el pistn se encuentra en la mitad del camino hacia abajo. Cuando se calienta un gas, las molculas se mueven ms rpido y aumenta el nmero de colisiones dentro del cilindro. Asumiendo que el pistn se mueve en forma libre (cuando no se aplica presin externa), la fuerza de las molculas que los golpean lo hace moverse hacia arriba. Conforme el gas se expanda, el movimiento del pistn proporciona una medida del aumento del volumen. Conforme aumenta el espacio dentro del cilindro, las molculas tienen que trasladarse un poco ms lejos, de tal forma que el nmero de colisiones disminuye conforme aumenta el espacio libre. Se mantiene la presin de una atmosfera y el volumen aumenta en proporcin directa al aumento de la temperatura. Conforme los gases entran en los pulmones que tienen una temperatura mayor, los gases se expanden y aumentan el volumen pulmonar. Ley de Dalton: de acuerdo a la ley de Dalton, cada gas de una mezcla de gases ejerce su propia presin como si el resto de los gases no estuvieran presentes. Esta presin parcial se denota como P. la presin total de la mezcla se calcula con la simple suma de todas las presiones parciales. El aire atmosfrico es una mezcla de varios gases, como oxgeno, bixido de carbono, nitrgeno, vapor de agua y otros que aparecen en tan pequeas cantidades que se le deben pasar por alto. La presin atmosfrica es la suma de las presiones de todos los gases: Presin atmosfrica = (760 milmetros de mercurio)

Se puede determinar la presin parcial ejercida por cada uno de los componentes de la mezcla multiplicando su porcentaje de gas por la presin total de la mezcla. Por ejemplo, para encontrar la presin parcial del oxgeno en la atmosfera se multiplica el porcentaje de aire atmosfrico compuesto de oxigeno (21 por ciento) por la presin atmosfrica total (760 milmetros de mercurio): PO2 atmosfrico = 21% x 760 mm de hg = 159.60 o 160 mm de hg Ya que el porcentaje de bixido de carbono (CO2) en la atmosfera es de 0.04, PCO2 atmosfrico = 0.04% x 760 mm de hg = .3040 o 0.3 mm de hg En el cuadro 23.2 se muestran las presiones parciales de los gases respiratorios y del nitrgeno en la atmosfera, alveolos, sangre y tejidos. Estas presiones parciales son importantes para la determinacin del movimiento del oxgeno y del bixido de carbono entre la atmosfera y los pulmones, entre los pulmones y la sangre y entre la sangre y las clulas corporales. Cuando una mezcla de gases difunde a travs de una membrana permeable, cada gas difunde desde el rea donde su presin parcial es mayor hacia el rea donde su presin parcial es menor. Cada gas es uno mismo y se comporta como si el resto de los gases en los mezcla no existieran. Cuadro 23.2 presiones parciales (mm hg) de los gases respiratorios y nitrgeno en sangre, aire atmosfrico, aire alveolar y clulas. Aire Aire Sangre Sangre atmosfrico alveolar desoxigenada oxigenada clulas (nivel del mar) PO2 160 105 40 105 40 PCO2 0.3 40 45 40 45 PN2 597 569 569 569 569 La cantidad de gases respiratorios varan en el aire inspirado (atmosfrico), alveolar y espirado. El aire inspirado (atmosfrico)

contiene cerca de 21porciento de oxgeno y 0.04 por ciento de bixido de carbono. El aire inspirado contiene menos oxigeno (casi el 16 por ciento) y ms bixido de carbono (cas 4.5 por ciento) que el aire inspirado. En comparacin con el aire alveolar, el aire inspirado contiene ms oxigeno (casi 16 por ciento contra 14 por ciento) y menos bixido de carbono (casi 4.5 por ciento contra 5.5 por ciento) debido a que una parte del aire espirado se encuentra en el espacio muerto anatmico y no participan en el intercambio gaseoso. El aire espirado es en realidad una mezcla del aire alveolar y el aire inspirado. Ley de Henry: probablemente el lector se ha dado cuenta de que una botella de refresco hace un sonido de burbujeo cuando se quita la tapa, emergiendo sus burbujas hacia la superficie un poco tiempo despus. El gas disuelto en las bebidas carbonatadas es bixido de carbono. La capacidad del gas para permanecer en solucin depende de su presin parcial y del coeficiente de solubilidad, esto es, su traccin fsica o qumica por el agua. El coeficiente de solubilidad del bixido de carbono es alto (0.57), el del oxgeno es ms bajo (0.024) y el del nitrgeno es an mas bajo (0.012). A mayor presin parcial del gas sobre un lquido y a mayor coeficiente de solubilidad, mayor ser la cantidad de gas que permanece en solucin. En los refrescos embotellados bajo presin, el bixido de carbono permanece disuelto mientras la botella no se abra. Cuando se quita la tapa se libera la presin y el gas comienza a burbujear. Este fenmeno se explica por la ley de Henry. La cantidad de gas que se disuelve en un lquido es proporcional a la presin parcial del gas y su coeficiente de solubilidad, siempre y cuando la temperatura permanezca constante. La ley de Henry explica dos condiciones que se originan de los cambios de la solubilidad del nitrgeno en los lquidos corporales. Aunque el aire que se respira contiene cerca del 79 por ciento de nitrgeno. Este gas no tiene efecto conocido sobre las funciones corporales ya que se disuelve muy poco en el plasma sanguneo debido a su bajo coeficiente de solubilidad con una presin a nivel del mar, pero cuando un buzo de profundidad, un submarinista (que porta un aparato de respiracin marina) o un minero (persona que construye tneles bajo el agua) respiran aire bajo una presin alta, el nitrgeno de la mezcla si puede afectar el organismo. La presin parcial es una funcin de la presin

total y por lo tanto la presin parcial de todos los componentes de una mezcla aumenta conforme aumenta el total de la mezcla. Como la presin parcial del nitrgeno es mayor en una mezcla de aire comprimido que en el de aire con una presin a nivel del mar, una cantidad considerable de nitrgeno se convierte en solucin en el plasma y en el lquido intersticial. Las cantidades excesivas de nitrgeno disuelto pueden producir sincope y otros sntomas similares a los que se presenta en la intoxicacin alcohlica. La condicin se llama narcosis por nitrgeno o ruptura de las profundidades. A mayor profundidad ms severa ser la condicin. 10.Explique el transporte de gases respiratorios a travs de la membrana respiratoria Las paredes alveolares son muy delgadas y sobre ellas hay una red casi slida de capilares interconectados entre s. Debido a la gran extensin de esta red capilar, el flujo de sangre por la pared alveolar es descrito como laminar y, por tanto, los gases alveolares estn en proximidad estrecha con la sangre de los capilares. Por otro lado, los gases que tienen importancia respiratoria son muy solubles en los lpidos y en consecuencia tambin son muy solubles en las membranas celulares y pueden difundir a travs de stas, lo que resulta interesante porque el recambio gaseoso entre el aire alveolar y la sangre pulmonar se produce a travs de una serie de membranas y capas que se denominan en conjunto, membrana respiratoria o membrana alvolo-capilar. A pesar del gran nmero de capas, el espesor global de la membrana respiratoria vara de 0.2 a 0.6 micras y su superficie total es muy grande ya que se calculan unos 300 millones de alvolos en los dos pulmones. Adems, el dimetro medio de los capilares pulmonares es de unas 8 micras lo que significa que los glbulos rojos deben deformarse para atravesarlos y, por tanto, la membrana del glbulo rojo suele tocar el endotelio capilar, de modo que el O2 y el CO2 casi no necesitan atravesar el plasma cuando difunden entre el hemate y el alvolo por lo que aumenta su velocidad de difusin. La difusin del oxgeno y del dixido de carbono a travs de la membrana respiratoria alcanza el equilibrio en menos de 1 segundo de modo que cuando la sangre abandona el alvolo tiene una PO2 de 100

mmHg y una PCO2 de 40 mmHg, idnticas a las presiones parciales de los dos gases en el alvolo. 11.Transporte del oxgeno a travs de la sangre Una vez que el oxgeno (O2) ha atravesado la membrana respiratoria y llega a la sangre pulmonar, tiene que ser transportado hasta los capilares de los tejidos para que pueda difundir al interior de las clulas. El transporte de O2 por la sangre se realiza principalmente en combinacin con la hemoglobina (Hb), aunque una pequea parte de oxgeno se transporta tambin disuelto en el plasma. Como el oxgeno es poco soluble en agua, solo unos 3 ml de oxgeno pueden disolverse en 1litro de plasma, de modo que si dependisemos del oxgeno disuelto en plasma, solamente 15 ml de oxgeno disuelto alcanzaran los tejidos cada minuto, ya que nuestro gasto cardaco (o volumen de sangre expulsado por el corazn en un minuto) es de unos 5 L/min. Esto resulta absolutamente insuficiente puesto que el consumo de oxgeno por nuestras clulas en reposo, es de unos 250 ml/min y aumenta muchsimo con el ejercicio. As que el organismo depende del oxgeno transportado por la Hb, por lo que ms del 98% del oxgeno que existe en un 21volumen dado de sangre, es transportado dentro de los hemates, unido a la Hb, lo que significa que alcanza unos valores de unos 197 ml/litro de plasma, si se tienen niveles normales de Hb. Como el gasto cardiaco es unos 5 l/min, entonces el oxgeno disponible es de casi 1000 ml/min, lo que resulta unas 4 veces superior a la cantidad de oxgeno que es consumido por los tejidos en reposo. 12.Mencione y explique los cambios que puede tener la hemoglobina en la afinidad con el oxgeno La hemoglobina (Hb) es una protena con un peso molecular de 68 Kd unida a un pigmento responsable del color rojo de la sangre, y situada en el interior de los hemates. Cada molcula de Hb est formada por 4 subunidades proteicas consistentes, cada una de ellas, en un grupo hemo (pigmento) unido a una globina (cadena polipeptdea), y posee 4 tomos de hierro (Fe), cada uno de los cuales est localizado en un grupo hemo. Como cada tomo de Fe puede fijar una molcula de oxgeno (O2), en total 4 molculas de O2 pueden ser transportadas en cada molcula de Hb. La unin entre el Fe y el oxgeno es dbil lo que

significa que se pueden separar rpidamente en caso necesario. La combinacin de la hemoglobina con el O2 constituye la oxihemoglobina. A nivel alveolar, la cantidad de O2 que se combina con la hemoglobina disponible en los glbulos rojos es funcin de la presin parcial del oxgeno (PO2) que existe en el plasma. El oxgeno disuelto en el plasma difunde al interior de los hemates en donde se une a la Hb. Al pasar el oxgeno disuelto en el plasma al interior de los hemates, ms oxgeno puede difundir desde los alvolos al plasma. La transferencia de oxigeno desde el aire al plasma y a los hemates y la Hb es tan rpida, que la sangre que deja los alvolos recoge tanto oxgeno como lo permite la PO2 del plasma y el nmero de hemates. De modo que a medida que aumenta la presin parcial de O2en los capilares alveolares, mayor es la cantidad de oxihemoglobina que se forma, hasta que toda la hemoglobina queda saturada de O2. El porcentaje de saturacin de la hemoglobina se refiere a los sitios de unin disponibles en la Hb que estn unidos al oxgeno. Si todos los sitios de unin de todas las molculas de Hb estn unidos al oxigeno se dice que la sangre esta oxigenada al 100%, es decir, la hemoglobina est 100% saturada con oxgeno. Si la mitad de los sitios disponibles estn ocupados con oxgeno, se dice que la Hb est saturada en un 50% etc. Cuando la sangre arterial llega a los capilares de los tejidos, la Hb libera parte del O2 que transporta, es decir se produce la disociacin de parte de la oxihemoglobina lo que se representa en la curva de disociacin de la Hb. Esto se produce porque la presin parcial del O2 en el lquido intersticial (lquido situado entre las clulas) de los tejidos (