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1. DIFUSIÓN DE LOS
GASES
Javier F Bonilla B.

2. DIFUSIÓN DE GASES
Levitzky M. Pulmonary Physiology. 7ª ed. 2007

4. TRANSPORTE DE GASES EN
LOS PULMONES
• Se da por difusión simple 
• Movimiento neto de partículas de un sitio
donde se ejerce elevada P a uno de < P.
• Movimiento a través de las VA  “Bulk flow”
 mov de masas o convección.
• Se mueve por diferencias en la P total  mov de
≠ gases por gradientes de P.

5. DIFUSIÓN
C/gas se mueve de acuerdo
con su propio gradiente de P
parcial.
Movimiento molecular al
azar.
To dependiente.
En ambos sentidos.

6. DIFUSIÓN
•Mov neto  depende del ΔPp entre
las 2 áreas.
•En situación estática  equilibrio.
• En el pulmón CO2 y O2 nunca están en
equilibrio.

7. •El O2 llega al espacio alveolar por
bulk flow.
•En inspiración  la vel lineal
disminuye  aire se aproxima al
alvéolo.
• El área de sección transversal crece
dramáticamente. Fig.

9. • Ahora el bulk flow cesa y el aire se transporta
por difusión.
• El O2 se mueve gracias a su propio gradiente
de P.
• Distancia ducto alveolar y barrera A/c <
1mm.
• La difusión a este nivel 
• Asistida por el corazón y el flujo sanguíneo  se
transmite al alvéolo  aumenta el mov
molecular.

10. • O2  atraviesa barrera A/c  fases gas/líquido
 Ley de Henry.
• “La cantidad de un gas absorbido por un
líquido, con el que no se combina
químicamente, es directamente proporcional
a la Pp del gas al que el líquido se expone y
a la solubilidad del gas en el líquido”.

11. O2
Se disuelve y
luego atraviesa
las capas de la
barrera.
Surfactante.
Epitelio alveolar.
Intersticio.
Endotelio
capilar.

12. O2
• Luego difunde a través del plasma
(disuelto).
• La mayoría entra a los RBC y se une con
la Hb.
• Es transportado por bulk flow a todo el
sistema.

15. O2
•A nivel tisular  Difunde 
•Plasma.
•Endotelio capilar.
•Intersticio.
•Membrana celular.
•Membrana mitocondrial.

16. LEY DE FICK
•“La tasa de transferencia de los gases
es directamente proporcional a la
fuerza impulsora (ΔP), un coeficiente
de difusión, el área de la superficie
disponible para tal difusión e
inversamente proporcional al espesor
de la membrana”.

17. DEPENDE DE:
•Diferencia de Pp de un gas (ΔP)  lo
que lo impulsa a atravesar es la P NO
la concentración.
•El coeficiente de difusión de un gas
(D)  hace relación a:
• PM del gas.
• La solubilidad del gas.

18. •El coeficiente de difusión del
CO2 es 20 veces > que el del O2
 se difunde 20 veces +
rápido.

19. LEY DE FICK

20. ÁREA DE LA BARRERA A/C
• Es de aprox 70 m2 
• Potencialmente ventilada y perfundida en
reposo.
• Ejercicio  área disponible crece.
• Hemorragia  cae el RV  área cae.
• Aumento de la presión alveolar (ventilación a
P +)  capilares son dereclutados  área
disponible cae.

21. • El espesor = 0,2 a 0,5 µm.
• Fibrosis o edema intersticial se aumenta.
• La difusión puede incrementarse si a
mayores volúmenes pulmonares  el
alvéolo es estirado.

22. LA DIFUSIBILIDAD DE UN
GAS
• Es α a su solubilidad en la barrera e 1/α a
la √PM.

24. DIFUSIBILIDAD
• Moléculas livianas viajan más rápidamente 
• Tienen colisiones más frecuentemente.
• Difunden más rápidamente.
• Ley de Graham  tasas relativas de difusión de
2 gases son 1/α a la √PM.

25. • Dada las tasas relativas de difusión son
1/α a la razón de las √PM 

26. ESO QUIERE DECIR QUE 
• O2 es menos denso que CO2  difunde 1,2
veces más rápido que el CO2.
• La solubilidad del CO2 en la fase líquida es
cerca de 24 v la del O2 
• 0,85 X 24  20 v
• Pctes con problemas de difusión del O2 a través
de la barrera A/c antes retienen CO2.

27. LIMITACIONES DE LA
TRANSFERENCIA DE GASES
• A partir de la Ley de Fick se pueden dividir
arbitrariamente en 
• Coeficiente de difusión.
• Superficie de la barrera.
• Espesor de la barrera.
• Gradiente de P a través de la barrera
para c/gas.

28. COEFICIENTE DE DIFUSIÓN
•Propiedades físicas de los gases y de
la barrera de difusión.

29. SUPERFICIE Y ESPESOR
• Dependen de las propiedades físicas de la
barrera.
• Alteradas por 
• Cambios en el volumen sanguíneo del
capilar pulmonar.
• El Q.
• La PAP.

30. • El gradiente de Pp de un gas a través de la
barrera es el principal determinante de la
tasa de difusión.

31. LIMITACIÓN DE
LA DIFUSIÓN
En reposo un
RBC gasta
entre 0,75 a 1,2
seg en los
capilares
pulmonares.

32. • Depende de 
• La Pp de c/gas es diferente.
• Qué tan rápido es removido de la
sangre capilar pulmonar.
• La Pp de CO en la sangre capilar
pulmonar crece levemente comparado
con los otros 2 gases.

33. • La Hb tiene una afinidad 210 v > por el
CO que por el O2.
• El CO no se disuelve en la sangre.
• La transferencia de CO del alvéolo al
capilar pulmonar está limitada por
difusión y no por perfusión.

34. LIMITACIÓN DE LA
PERFUSIÓN
• La PpN2O en el capilar pulmonar se equilibra
rápidamente con la PAN2O debido a que el N2O
se mueve a través de la barrera A/c fácilmente y
no se combina químicamente con los RBC.
• Luego de 0,1 s de exposición de la sangre
capilar pulmonar al N2O alveolar ya no hay
gradiente de presión.

35. •La transferencia de N2O es por lo
tanto limitada por perfusión.
•El Q se convierte en un determinante
del intercambio tanto del N2O y del
CO.

36. DIFUSIÓN DE O2
• Cae entre los tiempos del CO y del N2O.
• La PaO2 crece rápidamente y se equilibra
con la Alveolar de 100 mmHg a los 0,25
seg o 1/3 del tiempo que la sangre está
en el capilar pulmonar con Q en reposo.

37. • La PaO2 crece más rápidamente que la del
CO.
• El O2 químicamente unido a la Hb (no
está físicamente disuelto) no ejerce
presión parcial  así el gradiente de Pp
es bien mantenido y la transferencia de
O2 ocurre.

38. • Entonces bajo condiciones de reposo, PAO2
normal, Q normal  la transferencia de O2
del alvéolo al capilar pulmonar es
LIMITADA POR PERFUSIÓN.

39. DURANTE EL EJERCICIO
• El tiempo de “contacto” del O2 con la
sangre puede llegar a ser tan solo de 0,25
seg.
• Hay reclutamiento de vasos no
perfundidos, incremento del área de
difusión, mejor relación V/P.

40. • Pacientes con fibrosis pulmonar se altera
en gran medida la barrera aún en reposo.
Gráfica A.
• Cuando baja la PAO2 (Gráfica B) 
• Establece el límite superior de la PO2 al
final del capilar.
• Debido a que el contenido de O2 arterial
está disminuido  PvO2 mezclada
también lo estará.

43. • Disminuciones aún mayores de la PAO2
harán que se demore más tiempo en
equilibrarse por disminución del gradiente
de PO2 A/c
• Ej.: exposición a la gran altura.

45. DIFUSIÓN DEL CO2
• Figura.
• PvCO2 = 45 mmHg vs PACO2 = 40 mmHg.
• Equilibrio alcanzado en 0,25 seg parecido al del
O2.
• Consideraciones 
• El CO2 es 20 más difusible que el O2.
• El gradiente de PCO2 es de 5 mmHg y el del O2
de 60 mmHg.

47. DIFUSIÓN DEL CO2
•Su transferencia es limitada por
perfusión.
•Puede ser limitada por difusión si hay
anormalidades en la barrera A/c.

50. MEDIDA DE LA CAPACIDAD DE
DIFUSIÓN
• Si se sospecha que hay una limitación en
la perfusión o en la difusión.
• Tasa a la cual el O2 o el CO son
absorbidos del gas alveolar hacia la
sangre capilar (mls/min) por unidad de
gradiente de Pp (mmHg).

51. CAPACIDAD DE DIFUSIÓN DEL GAS X

52. CAPACIDAD DE DIFUSIÓN
DEL PULMÓN
• Capacidad de difusión de la membrana (DM).
• Rx con la Hb del gas = θ x Vc (mL/min/mmHg)

• θ = volumen del gas (mls/min) tomados por
los RBC en 1 mL de sangre/mmHg de
gradiente de Pp entre el plasma y el
eritrocito.
• Vc = volumen de sangre capilar en mls.

53. • El CO es el gas más usado para esta determinación 
• Pp media del capilar pulmonar CO = 0 mmHg.

56. TX DE O2 Y CO2 EN LA SANGRE

57. TX DE O2 EN LA SANGRE
• Químicamente  combinado con la Hb >
%.
• Físicamente  disuelto.

58. FÍSICAMENTE DISUELTO
•Ley de Henry  37º C  1 mL de
plasma  0,00003 mLO2/mmHg de
PO2.
•Si PaO2 = 100 mmHg  contiene
0,003 mLO2/mL de sangre ó 0,3
mLO2/100 mL de sangre o %.

59. • Esta cantidad de O2 no es suficiente 
• Consumo de O2 en adultos en reposo  250
a 300 mls O2/min.
• [250 mL/min] / [0,3 mls O2/100 mLs de
sangre].
• El Q debe ser de 83,3 L/min para compensar
la cantidad de O2 en reposo.

60. EJERCICIO EXHAUSTIVO
• Las demandas de O2 se incrementan
hasta 16 veces o más (≥ 4 L/min).
• Siendo así el Q debería ser tanto como
1000L/min ¡¡¡¡ para que con solo el O2
disuelto suplir las necesidades.
• El Q más alto reportado es de 25 L/min
¡¡¡

61. O2 QUÍMICAMENTE COMBINADO CON
LA HB

62. HEMOGLOBINA

64. RELACIÓN FUNCIÓN-
ESTRUCTURA
• PM = 64.500 daltons.
• 4 cadenas polipeptídicas  2α y 2β
• C/tetrámero se une a un grupo Hemo.
• C/grupo Hemo tiene un anillo de
porfirina (4 anillos pirrólicos) y un átomo
de Fe ferroso (Fe2+) capaz de unir una
molécula de O2.

66. • El átomo de Fe+2 se une a c/de los grupos
pirrol y una de las 4 cadenas polipeptídicas.
• Un 6º sitio de unión del Fe+2 está disponible
para unir O2 (o CO).
• O sea  c/u de las 4 cadenas polipeptídicas
puede unir una molécula de O2 (o CO) la
Fe+2 en su propio grupo hemo  combina
4 moléculas de oxígeno u 8 átomos de O2.

67. • Mecanismo químico de unión depende
de 
• Componente hemo.
• Fe+2.
• Globina con una determinada
orientación espacial.
• O sea  ni el hemo ni la globina pueden
ligar O2 aisladamente.

68. • Fundamental  subunidades de Hb
tetramérica.
• HbA  Adulto  2 cad α + 2 cad β.
• HbF  Fetal  2 cad α + 2 cad γ.
• Mayor afinidad por el O2.
• La síntesis de la cadena β comienza 6 sem
antes del nacimiento  la HbA reemplaza la
F hacia los 4 meses postnatal.

69. RX QUÍMICA HB-O2
• Se combinan rápidamente y es reversible.
• Tiempo medio = 0,01 seg o menos.

70. HB E IMPLICACIONES FISIOLÓGICAS DE
LA CURVA DE DISOCIACIÓN DE LA
OXIHB
• El punto de equilibrio de la Rx reversible
del O2 con la Hb depende de la cantidad
de exposición.
• PaO2 plasmático y de la [Hb].
• La PaO2 en el plasma determina qué
cantidad de O2 se une a la Hb en el RBC.

71. CURVA DE DISOCIACIÓN
DE LA HBO2
• Una forma de expresar la proporción de Hb que
está unida de O2 es el % Sat.

72. • La capacidad de transporte de O2 depende de
la cantidad de Hb.
• El contenido de O2 en la sangre también
depende de la cantidad de Hb y de la PaO2.
• Ambos contenido y capacidad se expresan
en mls de O2/100 mL de sangre.

73. • El % saturación no es cantidad ni volumen.
• La mejor forma de expresar la relación
PaO2 y % SatHbO2.

76. FORMA CORRECTA DE
ESCRIBIRLO

77. • Las 4 uniones se dan sucesivamente y por
“cooperatividad positiva”.
• La disociación se hace de forma similar.

78. RECARGA DE O2 EN LOS
PULMONES

80. • La unidades de desoxi-Hb están unidas fuertemente por
uniones electroestáticas en una conformación tensa (T) con
una relativa baja afinidad por el O2.

84. …
• Al unirse el O2  forma relajada (R)  con rompimiento de
esas fuerzas electroestáticas  con sitios de unión al O2 más
expuestos y siendo 500 veces más afin por el mismo.
• Estos cambios de conformación llevan a una >
cooperatividad entre los sitios de unión.

88. SHUNT PULMONAR

96. …
• La curva es sigmoidea debido a que pasa de una
conformación con baja afinidad a una con alta afinidad,
debido a que más sitios de unión son usados.
• Existen entonces cambios de conformación por la presencia
de ligandos (efecto homotrópico).
• Efecto heterotrópico acción de efectores secundarios  pH,
T, CO2.

97. RELACIÓN PAO2 VS SATHB
• P50  presión de O2 a la cual el 50% de los sitios de unión de
la Hb están saturados.
• Usualmente es de 26,3 mm Hg en adultos a nivel del mar.
• Es importante para analizar anormalidades de la afinidad de la
Hb por el O2 a > P50 < afinidad.
• Cambia rápidamente en respuesta a cambios de Temperatura,
PaCO2 y pH.

100. ACOPLE H+ Y CO2
• Efecto Bohr  Al estar presente estas dos moléculas se
reduce la afinidad por el O2.
• Efecto Haldane  al agregar O2 se reduce la afinidad por el
CO2.
• Estos elementos se unen a diferentes sitios de la Hb.
• El CO2 se une al terminal α-amino de la cadena de globina
 carbamino-Hb + H+.

105. …
• O estar hidratado por al Anhidrasa Carbónica  HCO-
3 + H+
.
• Los H+ liberados  se unen a residuos de a.a. específicos de
las cadenas de globina para estabilizar la conformación T y
facilitar la liberación de O2.
• La carbamino-Hb también estabiliza la forma T (efecto Bohr).

108. …
• La Deoxi-Hb incrementa la captación de CO2 para favorecer
la formación de HCO-
3 y de carbamino-Hb (Efecto Haldane).
• 80% del CO2 es transportado como HCO-
3 10% como
carbamino-Hb y 10% en forma disuelta.

109. 2,3-DI-FOSFOGLICERATO
• Proviene del metabolismo de la glucosa.
• Se une eléctricamente entre las cadenas β estabiliza la
conformación T y reduce la afinidad por O2.
• También el pH intracelular y aumenta el efecto Bohr.
• EL P50 incrementa directamente con la concentración del 2,3-
di-fosfoglicerato.

112. TEMPERATURA
•Al aumentar la T° disminuye la
afinidad por el O2  aumenta el P50 y
facilita la liberación del O2.
•Este es un mecanismo favorable para
el ejercicio exhaustivo.

113. UNIÓN DEL NO
•Se une a la cadena β de la globina.
•Esta unión es regulada por la unión
del O2 a la Hb.

114. IMPORTANCIA CLÍNICA DE
LA HB
• Las tasas de oxigenación de la sangre en los pulmones y la
desoxigenación en los capilares de tejidos periféricos
depende de 
• Gradientes de presión media respectivas:
• Pulmonar  PAO2 – P50
• Tisular  P50 – Pmitoc O2

115. …
• Existe una P50 dada para la cual la tasa de unión y liberación
del O2 a la Hb es la mejor  dependiendo de un Q, VA y
capacidad de difusión en los pulmones y el tejido periférico
determinados.
• Captación de O2 =
• (PAO2 - P50) X capacidad de difusión del pulmón = (P50 – Pmitoc
O2) X capacidad de difusión del tejido periférico.