El documento aborda la fisiología de la respiración, detallando procesos como difusión y convección en el intercambio de gases, y las variables que afectan el transporte de oxígeno en los pulmones y tejidos. Se analiza la ley de Fick y la interfaz alveolo-capilar, así como la relación entre presión parcial de gases y la saturación de hemoglobina. Además, se discuten factores que modulan la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno y se presenta el metabolismo basal y su relación con el consumo de oxígeno y el ejercicio.

2. FISIOLOGÍA DE LA
RESPIRACIÓN
(Difusión y Transporte de Gases)

3. PAN2 = 574
PAH2O = 46
PACO2 = 40
PAO2 = 100
Total = 760

4. 20
60
100
140
INSP ALV ART CAP VEN
Gradiente de presión de O2 del ambiente hasta
los tejidos.
PO
2
(mm
Hg)
40 mmHg

7. PROCESOS FISICOS RESPONSABLES
DE LA RESPIRACIÓN
DIFUSIÓN: Es el
movimiento de moléculas
de un gas de una alta
concentración a una baja
concentración de acuerdo
a sus presiones parciales
individuales.
CONVECCIÓN: Es el
movimiento de un gas de
una alta concentración a
una baja concentración en
función del movimiento
del medio en que se
encuentra dicho gas.

8. En el pulmón:
CONVECCIÓN : MO2 = Vaire (CiO2 – CeO2)
En la membrana alveolo-capilar:
DIFUSIÓN : MO2 = DL (PAO2 – PaO2)
En la sangre:
CONVECCIÓN : MO2 = Vsang (CaO2 – CvO2)
En los tejidos:
DIFUSIÓN : MO2 = DT (PcO2 – PtO2)
Variables del intercambio gaseoso

9. Variables del intercambio gaseoso
CONVECCIÓN: MO2 = Vaire (CiO2 – CeO2)
MO2 = masa de O2; Vaire = volumen de aire;
CiO2 = concentración de O2 en aire inspirado;
CeO2 = concentración de O2 en aire espirado.
Afectado por: resp/min, volumen corriente, espacio muerto
DIFUSIÓN: MO2 = DL (PAO2 – PaO2)
DL = capacidad de difusión del pulmón;
PAO2 = presión de O2 en aire alveolar;
PaO2 = presión de O2 en sangre arterial.
Afectado por: área de superficie, volumen capilar, espesor de la
pared alveolar, concentración de Hb

10. Variables del intercambio gaseoso
CONVECCIÓN: MO2 = Vsang (CaO2 – CvO2)
Vsang = volumen de sangre;
CaO2 = concentración de O2 en sangre arterial;
CvO2 = concentración de O2 en sangre venosa.
Afectado por: latidos/min, volumen min, CDHb, 2,3-DPG, [Hb],
distribución de flujo sanguíneo.
DIFUSIÓN: MO2 = DT (PcO2 – PtO2)
DT = capacidad de difusión de los tejidos;
PcO2 = presión de O2 en sangre capilar;
PtO2 = presión de O2 en los tejidos.
Afectado por: área de superficie de las células, densidad mitocondrial,
volumen y densidad capilar, concentración de las enzimas respiratorias.

11. PRESION PARCIAL DE LOS GASES
EN EL AIRE ATMOSFERICO
PRESION PARCIAL DE LOS GASES
EN EL AIRE ATMOSFERICO
1º LOS GRADIENTES DE PRESIÓN
2º LA SUPERFICIE DE INTERCAMBIO
3º LA DISTANCIA DE DIFUSIÓN
PO2
PCO2
PO2
PCO2
(enfisema)
(edema
pulmonar)
pared capilar
pared del alveolo
globulo
rojo
gradientes de oxígeno
1º LOS GRADIENTES DE PRESIÓN
2º LA SUPERFICIE DE INTERCAMBIO
3º LA DISTANCIA DE DIFUSIÓN
PO2
PCO2
PO2
PCO2
(enfisema)
(edema
pulmonar)
pared capilar
pared del alveolo
globulo
rojo
gradientes de oxígeno
FACTORES QUE AFECTAN EL TRANSPORTE DE GAS POR DIFUSIÓN
EN LOS PULMONES Y EN EL TEJIDO
FACTORES QUE AFECTAN EL TRANSPORTE DE GAS POR DIFUSIÓN
EN LOS PULMONES Y EN EL TEJIDO

12. DIFUSIÓN
• Obedece a la ley de Fick:
– El volumen de un gas (Vgas) por unidad de
tiempo, a través de la barrera Alveolo-capilar, es
directamente proporcional a la superficie del
tejido (A), a la constante de difusión (D) y a la
diferencia de presión parcial del gas (ΔP) entre
los dos lados de la membrana; e inversamente
proporcional al espesor de la membrana (E)
Vgas = A x D x ΔP = mL/min.
E

13. Ley de Fick
• (A) Area de la superficie pulmonar: 50 a 100 m2.
• En el pulmón humano existen aproximadamente 300 millones
de alvéolos, cada uno de los cuales mide alrededor de 0.33 mm
de diámetro.
• (D) Constante de difusión
• Depende de las propiedades de la membrana y de cada gas
• Es directamente proporcional a la solubilidad del gas e
inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su peso
molecular.
» D = solubilidad
PM
PM = peso molecular del gas.

14. Barrera Alveolo Capilar
• Componentes
-Neumocitos tipo I:
Ocupan el 90% de la superficie alveolar
Membrana basal se fusiona con la del endotelio.
-Neumocitos tipo II:
Sintetizan el surfactante pulmonar (tensión superficial)
Función metabólica
-Intersticio pulmonar
Tejido de sostén: Compuesto por fibras colágenas y
fibroblastos

21. RESPIRATORY MEMBRANE

24. Intercambio de Gases
• Membrana alveolo-capilar:
– Epitelio alveolar, endotelio capilar, espacio intersticial
y sustancia surfactante alveolar.
• Difusión (por diferencia de presiones) de O2 y
CO2 en direcciones opuestas entre alveolos.
– La presión es directamente proporcional a la
concentración de las moléculas del gas.
– Presión de un gas en solución --> Ley de Henry

25. TRANFERENCIA DE GASES
• Limitado por Difusión
– Sólo las características de la membrana alveolo capilar
limitan este intercambio.
• Limitado por Perfusión
– El gradiente se pierde rapidamente (PA=Pa).
– La transferencia del gas es función del flujo.
« Para que continúe el proceso de transferencia del gas;
DEBE fluir sangre adicional ».

27. VENTILACIÓN - PERFUSIÓN
NORMAL

28. RELACIÓN VENTILACIÓN-PERFUSIÓN (VA/Q)
Es la relación existente entre los alvéolos ventilados y su
perfusión (irrigación)
por parte de los capilares pulmonares. Los alvéolos del vértice
pulmonar con relación a los de la base se encuentran más
ventilados y menos perfundidos, y los de la base, están mal
ventilados y bien perfundidos. En la parte media del pulmón los
alvéolos están igualmente ventilados y perfundidos.

30. Limitado por Perfusión
TRANSFERENCIA DE GASES

31. TRANSFERENCIA DE GASES
 Limitado por Perfusión
PA
Pa
Inicio (Capilar) Fin
100
40
Equilibrio ventilación/perfusión
se alcanza normalmente a los
0.25 seg.
El gradiente se pierde
rapidamente (PA=Pa).

32. Difusión de O2 en Normoxia

33. Diferencia A-a
• PAO2 - PaO2 Valores normales 5-20 mmHg
– CAUSAS:
– El “shunt” anatómico normal
– Ventilación/Perfusión alterada
“La diferencia A-a aumenta con las enfermedades
pulmonares”

34. OXIGENO EN SOLUCION
LEY DE HENRY
[O2] =  . PO2 PO2 = [O2] / 
 = 0.003 ml O2 /100 ml . 1 mm Hg
Si PO2 = 100 mm Hg
[O2] = 0.003 x 100 = 0.3 ml/100 ml
= 0.3 vol%

36. b
b


Grupo HEM
Fe++

37. RESPIRACIÓN INTERNA
Transporte de O2 en la Hb
• La Hb se combina con 4 moléculas de oxígeno,
en una reacción reversible y lo hace bajo
– 2 formas: Oxihemoglobina (forma R) y
Desoxihemoglobina (forma T)
“Forma de transporte muy
eficiente”

38. Binding and release of ligands induces a conformational (structural) change in
hemoglobin. Here, the binding and release of oxygen illustrates the structural
differences between oxy- and deoxyhemoglobin, respectively. Only one of the
four heme groups is shown.

39. RESPIRACIÓN INTERNA
Transporte de O2 en la Hb
• Contenido de O2 = Capacidad x Saturación
• Capacidad de O2 = Hb (g) x 1,39 ml
• Saturación de O2 = Contenido/Capacidad x 100
Circulación capilar
A
A
A

40. Contenido de oxígeno: Es el volumen de O2 en 100 ml de sangre
Esta cantidad es aproximadamente 20 ml, en la sangre arterial
(CaO2).
Está determinado por la pO2 y la cantidad de Hb.
Capacidad de oxígeno: Es la máxima cantidad de oxígeno
que puede ser transportada en 100 ml de sangre. Depende
básicamente de la cantidad de Hb. Que es capaz de
transportar 1,39 ml de oxígeno por g.
Saturación de oxígeno: Es el contenido de oxígeno de una
muestra de sangre expresado en porcentaje de su capacidad.
Normalmente, con una pO2 de 80 - 90 mmHg la saturación
arterial de oxígeno (SaO2) es de 94 - 97 %.
El pequeño % de Hb no saturada se explica porque la
Hb se satura 100 % sólo por encima de 240 mmHg de pO2 .

41. CONTENIDO DE O2
Cont. O2 Hb = Sat O2 x (Hb x 1.39)
= 0.95 x (15 x 1.39)
= 19.8 ml O2 /l00 ml
Cont. O2 Total = CO2 Hb + CO2 disuelto
(CO2 disuelto = PAO2 x 0.003 = 100 x 0.003)
CO2T = 19.8+0.3 = 20 ml O2 /l00 ml sangre

42. CAPACIDAD DE OXÍGENO
EN LA Hb
(mM) Hb + 4 O2 (mM)
1 mmol Hb = 64.5 g Hb
1 mmol O2 = 22.4 ml
4 x 22.4 ml O2
64.5 g Hb
1.39 ml O2/g Hb
15 g de Hb se combinan con 1.39 ml O2
Capacidad de Hb = 15 x 1.39= 20.85 ml O2 /100 ml

43. Factores que afectan la capacidad
de la Hb
• Cambios en la concentración de Hb
• Presencia de CO
• Formación de metaHb
(el Fe++ se oxida a Fe+++)

44. Saturación de la Hb por el O2
• Es el porcentaje (%), o grado de ocupación de
grupos Hem por el O2
Sat = Contenido de O2 en la Hb x 100
Capacidad de O2
• Sat. arterial = 99 - 95% PaO2 = 100mmHg
• Sat. venosa = 75% Pv02 = 40mmHg

45. Representación de la curva de saturación de oxihemoglobina

47. PO2, mmHg
0 20 40 60 80 100
Saturación
de
O
2
,
%
0
20
40
60
80
100
Saturación de O2 en Mioglobina y Hemoglobina
Hemoglobina
Mioglobina

48. O2 disuelto
O2 combinado
con Hb
O2 total
0 20 40 60 80 100 600
PO2 mmHg
100
80
60
40
20
0
Sat
(%)
Hb
22
18
14
10
6
2
C
de
O2
ml/
100
ml
Capacidad y Saturación de la Hb

49. b
b


Grupo HEM
Fe++

50. HEMOGLOBINA
Una proteína alostérica
• La Hb tiene más de un sitio (4 Hem) de unión al
ligando (O2 , CO2) en los que la unión de una
molécula pequeña a una sede induce el cambio
de otra sede alejada.
• Alosterismo cooperativo: la unión del cuarto
ligando es más fácil que la del primero; gracias
a un cambio conformacional en la molécula.

51. • La unión de la Hb con el O2 ocurre, debido a
pequeños cambios en la estructura terciaria de los
segmentos cerca del HEM; y un gran cambio en
la estructura cuaternaria.
• La Hb sufre un cambio conformacional, de la
forma T (desoxiHb, tensa) a la forma R (HbO2,
relajada) durante la oxigenación.
HEMOGLOBINA
Una proteína alostérica

52. Binding and release of ligands induces a conformational (structural) change in
hemoglobin. Here, the binding and release of oxygen illustrates the structural
differences between oxy- and deoxyhemoglobin, respectively. Only one of the
four heme groups is shown.

53. Niveles de saturación de la hemoglobina
de acuerdo a la presión parcial del O2 en la sangre

54. PO2, mmHg
0 20 40 60 80 100
Saturación
de
O
2
,
%
0
20
40
60
80
100
P50 Mb P50 Hb
Concepto de P50

55. CONCEPTO DE P50
• La relación entre la PaO2 y la cantidad del
mismo, combinada con la hemoglobina;
viene descrita por la curva de disociación de
la hemoglobina
• Como medida de esta afinidad se utiliza la
denominada P50 o cifra de PaO2 necesaria
para saturar la hemoglobina en un 50%.

56. Factores que modifican la afinidad
de la Hb oxigenada
• La concentración de iones hidrógeno, [H+]
• La presión parcial de gas carbónico, PCO2
• La Temperatura
• [2,3-DPG]
Caso especial: CO

57. Efectores de la Curva de
Disociación de la Hb O2
• La curva se desplaza a la derecha cuando:
 T°,  PCO2,  [H+] y  2-3-DPG
• La Hb disminuye su afinidad por el O2 y lo
libera.
• Ocurre en los tejidos.
• En los pulmones ocurre
lo contrario.

58. Efectores de la Curva de
Disociación de la Hb O2
•  PCO2,  [H+] y  2-3-DPG
• Se unen a la desoxiHb y estabilizan la
estructura T, disminuyendo la afinidad.
• Todos los efectores se unen en diferentes
lugares de las cadenas  y b, pero pueden
competir por un mismo sitio.
•  T°, debilita la unión entre la Hb y el O2.
Reacción exotérmica.

59. Efecto Bohr
• El incremento de ácidos o CO2 disminuye el
pH del plasma y mueve la curva de
disociación de la Hb hacia la derecha.
•  un aumento de CO2 promueve una
mayor entrega de O2 a los tejidos a igual
PO2.

60. Efecto del pH sobre la saturación de la hemoglobina
PO2, mmHg
0 20 40 60 80 100
Saturación
de
O
2
,
%
0
20
40
60
80
100
pH 7.4
pH 7.0
pH 6.6
(Efecto Bohr)

63. Transporte de Oxígeno en sangre
arterial
TO2 = GC . (CaO2 x 10)
= 5 L/min x (20 vol% x 10)
= 1000 ml O2 /min
Donde GC: Gasto cardíaco
CaO2 : Contenido de O2 en sangre arterial
TO2 disminuye si se reduce:
La oxigenación de la sangre
La concentración de hemoglobina
El gasto cardiaco

64. Transporte de Oxígeno en sangre
venosa
TO2 = GC . (CvO2 x 10)
= 5 L/min x (15 vol% x 10)
= 750 ml O2 /min
Donde GC: Gasto cardíaco
CvO2 : Contenido de O2 en sangre venosa

65. Diferencia a-v (en contenido de O2)
• CaO2 - CvO2
• CaO2 = 20 vol%
• CvO2 = 15 vol%
• CaO2 - CvO2 = 5 vol%
50 ml O2 / L

66. Consumo de Oxígeno
Consumo O2 = GC x (CaO2 - CvO2) x 10
= 5L x (5 vol% x 10)
= 250 ml O2 /min
Donde GC: Gasto cardíaco
CaO2 : Contenido de O2 en sangre arterial
CvO2 : Contenido de O2 en sangre venosa
250 ml de O2 son extraídos de la sangre en 1 min

67. El consumo de O2 y la producción de CO2 están
directamente relacionados con la actividad
metabólica del organismo. Ésta depende a su vez
del metabolismo basal - M B - (actividad
metabólica en situación de reposo o cantidad de
energía que el animal necesita consumir para
mantener las constantes vitales) y la actividad que
esté desarrollando el animal. El M B está
relacionado con la masa del animal:
Metabolismo basal: M 0’75
ya que es dependiente de la relación
superficie/volumen. De manera que especies de
mayor tamaño tienen menor consumo de O2/kg de

68. En cuanto a la actividad se refiere, el ejercicio
aumenta el consumo de O2, hasta 40 veces el
consumo en reposo (Fig. 1-1). Pudiéndose diferenciar
dos tipos de animales, unos más aeróbicos, como el
caballo y el perro, frente a otros menos aeróbicos
(vacuno, caprino).
Estas diferencias se basan en el número de
mitocondrias que presentan las células de unas y otras
especies de animales.

69. Figura 1-1. Relación entre el consumo de O2 y la
velocidad de movimiento en el caballo
(Cunningham, 2003).

72. PCO2
Circulación del CO2
PRODUCCION CO2 AUMENTA
Ejercicio
Cualquier actividad fisiológica
Fiebre
Embarazo
Hipertiroidismo
ELIMINACION CO2 = PRODUCCION DE CO2

77. Oxidación de la Glucosa
La entrada de oxígeno que traspasa la membrana mitocondrial está
básicamente orientada a la captación de iones de hidrógeno y de carbono
formando de esta manera H2O y CO2

78. Fosforilación Oxidativa

81. “La respiración es la expresión visible de una
acción continua que realizamos para permanecer
conectados a la vida del planeta”
Stanley Keleman

82. CUIDEMOS EL MEDIO,
SINO LLEGAREMOS A
ESTO