Este documento describe los procesos de difusión de oxígeno y dióxido de carbono a través de la membrana respiratoria desde los alveolos hacia la sangre y viceversa. Explica que la difusión ocurre debido al movimiento aleatorio de las moléculas de gas y a las diferencias en las presiones parciales de cada gas entre los alveolos y la sangre. También detalla los factores que afectan la velocidad de difusión como el grosor de la membrana, su área superficial y la solubilidad de los

1. UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA
FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS Y
DE LA SALUD
ESCUELA DE MEDICINA
CATEDRA DE FISIOLOGÍA
DIFUSION DEL OXIGENO Y DEL DIOXIDO DE CARBONO A
TRAVES DE LA MEMBRANA RESPIRATORIA
Docente:
Dr. Leonardo Alvarado

3.  Difusión del oxígeno desde los alveolos
hacia la sangre pulmonar.
 Difusión del dióxido de carbono en dirección
opuesta.

4. FISICA DE LA DIFUSION DE GAS Y PRESIONES PARCIALES DE
LOS GASES
 Los gases que intervienen en la fisiología
respiratoria son moléculas simples que se
mueven libremente unas entre otras, esto se
llama DIFUSIÓN.

5. FISICA DE LA DIFUSION DE GAS Y PRESIONES PARCIALES DE
LOS GASES
También cierto respecto a los gases disueltos
en los líquidos y los tejidos corporales.
Para ello se necesita energía.
Esta es suministrada por el movimiento propio
cinético de las moléculas.

6. DIFUSION NETA DE UN GAS EN UNA DIRRECION: EFECTO DE
UN GRADIENTE DE CONCENTRACION
 Si un gas situado en
una cámara o en
solución tiene una
concentración elevada
en un extremo de la
cámara y una
concentración en el
otro extremo se
produce una difusión
neta de gas desde la
zona de
concentración alta
hacia la de
concentración baja.

7. PRESIONES DE GASES EN UNA MEZCLA GASEOSA: PRESIONES
PARCIALES DE CADA GAS.
 La presión se
origina por el
impacto
constante de
las moléculas
en
movimiento
contra una
superficie.

8. PRESIONES DE GASES EN UNA MEZCLA GASEOSA: PRESIONES
PARCIALES DE CADA GAS.
 Esto significa que la presión es directamente
proporcional a la concentración de moléculas
de gas.
En fisiología respiratoria se trabaja con
mezclas de gases, principalmente oxigeno,
nitrógeno y dióxido de carbono.

9. PRESIONES DE GASES EN UNA MEZCLA GASEOSA: PRESIONES
PARCIALES DE CADA GAS.
Considérese el aire, que tiene una
composición aproximada de un 79 % de
nitrógeno y un 21 % de oxigeno. La presión
total de esta mezcla al nivel del mar es, en
promedio de 760mmhg.

10. PRESIONES DE LOS GASES DISUELTOS EN EL AGUA Y LOS
TEJIDOS
Los gases disueltos en el agua y los tejidos
corporales también ejercen presión debido a
que las moléculas disueltas se mueven al azar
y tiene también energía cinética.

11. PRESIONES DE LOS GASES DISUELTOS EN EL AGUA Y
LOS TEJIDOS
Además, cuando las moléculas de un gas
disueltas en un liquido encuentran una
superficie como la membrana de una célula,
ejercen su propia presión

12. FACTORES QUE DETERMINAN LA PRESION DE UN GAS
DISUELTO EN UN LIQUIDO
La presión de una gas en solución no solo está
determinada por su concentración. Es decir,
algunos tipos de moléculas, especialmente el
dióxido de carbono, experimentan atracción
física o química por las moléculas de agua,
mientras que en otras son repelidas.

13. FACTORES QUE DETERMINAN LA PRESION DE UN GAS
DISUELTO EN UN LIQUIDO
Los coeficientes de solubilidad de los gases
importantes para la respiración a la
temperatura corporal son:
Oxigeno…………………………….0.024
Dióxido de carbono……………0.57
Monóxido de carbono………..0.018
Nitrógeno………………………….0.012
Helio………………………………...0.008

14. FACTORES QUE DETERMINAN LA PRESION DE UN GAS
DISUELTO EN UN LIQUIDO

15. DIFUSION DE GASES ENTRE LAS FASES GASEOSAS DE LOS
ALVEOLOS Y LA FASE DE LA SANGRE PULMONAR
La presión parcial de cada gas en la mezcla de
gas respiratorio alveolar tiende a forzar a las
moléculas de gas al disolverse, primero en la
membrana alveolar y después en la sangre de
los capilares alveolares.

16. DIFUSION DE GASES ENTRE LAS FASES GASEOSAS DE LOS
ALVEOLOS Y LA FASE DE LA SANGRE PULMONAR
Si la presión
parcial es superior
en la fase
gaseosa en los
alveolos, como
ocurre
normalmente con
el oxigeno
entonces pasaran
mas moléculas a
la sangre que en
la dirección
opuesta.

17. DIFUSION DE LOS GASES A TRAVES DE LOS LIQUIDOS LA
DIFERENCIA DE PRESION PRODUCE UNA DIFUSION NETA
Queda claro que cuando la presión de un gas
es mayor en una zona que otra se produce
una difusión neta desde la zona de presión
elevada a la de presión baja.

18. PRESION DE VAPOR DE AGUA
La presión que ejerce las moléculas de agua
para escapar a través de la superficie se
denomina presión de vapor de agua.
La presión de vapor de agua depende
totalmente de la temperatura del agua.

20. DIFUSION DE GASES A TRAVES DE LIQUIDOS: LA
DIFERENCIA DE PRESION PROVOCA
DIFUSIONNETA
 Difusión neta del gas de la zona de presión
elevada hacia la zona de presión baja es
igual al número de moléculas que rebotan en
esta dirección anterógrada menos el número
que rebota en la dirección contraria.
 Siendo este el valor proporcional a la
diferencia de presiones parciales de gas
entre las dos zonas denominada diferencia
de presión para producir la difusión.

21. CUANTIFICACION DE LA TAZA NETA DE DIFUSION
EN LOS LIQUIDOS
Además de la diferencia de presión otros factores
diversos afectan a la tasa de difusión de un gas
en un líquido y son:
1.- La solubilidad del gas en el líquido
2.- El área transversal del líquido
3.- La distancia que ha de recorrer el gas que
difunde
4.- El peso molecular del gas
5.- La temperatura del líquido

22. CUANTIFICACION DE LA TAZA NETA DE DIFUSION
EN LOS LIQUIDOS

23. DIFUSIÓN DE GASES A TRAVÉS DE
LOS TEJIDOS

24. DIFUSIÓN DE GASES A TRAVÉS DE
LOS TEJIDOS.
La difusión de los gases a través de los tejidos,
incluyendo a través de la membrana
respiratoria, es casi igual a la difusión de los
gases en el agua.

25. COMPOSICION DEL AIRE ALVEOLAR: SU RELACION CON EL AIRE
ATMOSFERICO
El aire alveolar no tiene en modo alguno las
mismas concentraciones de gases del aire
atmosférico, lo que puede comprobarse
fácilmente comparando la composición del
aire alveolar.

26. HUMIDIFICACION DEL AIRE A MEDIDA QUE PENETRA EN
LAS VIAS RESPIRATORIAS
El aire
atmosférico está
compuesto casi
en su totalidad
por nitrógeno y
oxígeno,
normalmente
carece casi de
dióxido de
carbono y
contiene poco
vapor de agua.

28. HUMIDIFICACION DEL AIRE A MEDIDA QUE PENETRA EN
LAS VIAS RESPIRATORIAS
Sin embargo en
cuanto el aire
atmosférico entre las
vías respiratorias, se
expone a los líquidos
que revisten las
superficies
respiratorias. Incluso
antes de que el aire
entre los alveolos,
queda totalmente
humidificado.

29. TASA DE RENOVACION DEL AIRE ALVEOLAR POR LE AIRE
ATMOSFERICO
El volumen de aire
alveolar sustituido por
un nuevo aire
atmosférico con cada
respiración es sólo la
séptima parte del total,
de forma que son
necesarias muchas
respiraciones para
renovar la mayor parte
del aire alveolar.

30. IMPORTANCIA D LA RENOVACION LENTA DEL AIRE
ALVEOLAR
La renovación lenta del aire alveolar tiene
una importancia especial para evitar
variaciones repentinas de las
concentraciones de los gases en la sangre.

31. CONCENTRACION DE OXIGENO Y PRESION PARCIAL
EN LOS ALVEOLOS
Cuanto más rápidamente se absorbe el
oxígeno menor en su concentración en los
alveolos a la inversa cuanto más deprisa se
respira oxigeno nuevo a los alveolos desde
la atmósfera mayor se vuelve su
concentración.

33. CONCENTRACION Y PRESION PARCIAL DE CO2 EN LOS
ALVEOLOS
El dióxido de carbono se está formando
continuamente en el organismo y es
descargado en los alveolos, se elimina
continuamente de los alveolos mediante la
ventilación la curva continua representa una
tasa normal de excreción de dióxido de
carbono de 200 mlmin. A la tasa normal de
ventilación de 4.2 L min.
El lugar de operación de la Pco2 alveolar es el
40mmhg.

34. CONCENTRACION Y PRESION PARCIAL DE CO2 EN LOS
ALVEOLOS

35. AIRE ALVEOLAR RESUMEN

36. TABLA DE VALORES

37. AIRE ESPIRADO

38. EL AIRE ESPIRADO ES UNA COMBINACIÓN DE AIRE DEL ESPACIO
MUERTO Y AIRE ALVEOLAR.
• Cuando se espira el aire de los pulmones, la
primera porción del mismo (el aire del
espacio muerto) suele ser aire humidificado.
Luego, se va mezclando cada vez más aire
con el aire del espacio muerto hasta que
desaparece todo el aire del espacio muerto y,
al final de la espiración, solo se exhala aire
alveolar.

39. DIFUSIÓN DE GASES A TRAVÉS DE LA
MEMBRANA RESPIRATORIA.
Unidad respiratoria o lobulillo respiratorio.- formado por un
bronquiolo respiratorio, los conductos alveolares, los atrios
y alveolos.
Hay 300 millones de alveolos en los dos pulmones, y cada
alveolo tiene un diámetro de 0,2mm.
 las paredes alveolares son muy delgadas y entre los
alveolos hay una red de capilares interconectados,
debido a lo extenso del plexo capilar, el flujo de sangre
en la pared alveolar, es evidente que los gases
alveolares están muy próximos a la sangre de los
capilares pulmonares.
 Intercambio gaseoso entre el aire alveolar y la sangre
pulmonar se produce a través de las membranas.

41. Membrana Respiratoria.- muestra la
difusión de oxigeno desde el alveolo
hacia el eritrocito y la difusión de
dióxido de carbono en la dirección
opuesta. Se pueden observar las
siguientes capas:
1. Una capa de liquido que tapiza el alveolo y que
contiene surfactante.
2. El epitelio alveolar, formado por células
epiteliales finas.
3. Una membrana basal epitelial.
4. Un delgado espacio intersticial entre el epitelio
alveolar y la membrana capilar.
5. Una membrana basal capilar que se fusiona
con la membrana basal del epitelio alveolar.
6. La membrana del endotelio capilar.

42. • A pesar del elevado numero de capas, el
grosor total de la membrana respiratoria
alcanza, un promedio medio de 0,6um,
excepto donde hay núcleos celulares.
• La superficie total de la membrana respiratoria
es de 70m2 en un adulto normal.
• La cantidad total de sangre en los capilares de
los pulmones es de 60 a 140ml. Imagine
ahora esta pequeña cantidad de sangre
extendida sobre la superficie, es fácil
comprender la rapidez del intercambio
respiratorio de oxigeno y dióxido de carbono.
• El diámetro medio de los capilares
pulmonares es de 5um, lo que significa que
los eritrocitos se deben comprimir a través de
ellos. La membrana del eritrocito toca la pared
capilar.

43. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD
DE DIFUSIÓN GASEOSA A TRAVÉS DE LA
MEMBRANA RESPIRATORIA
• Los factores que determinan la rapidez con
la que un gas atraviesa la membrana son:
• Grosor de la membrana
• Área superficial de la membrana
• Coeficiente de difusión del gas en la
sustancia de la membrana
• La diferencia de presión parcial del gas entre
los dos lados de la membrana

44. 1. Si se produce un aumento del grosor de la membrana respiratoria, es debido a la presencia
de líquido edematoso en el espacio intersticial de la membrana y en los alvéolos de modo
que los gases respiratorios no solo atraviesan la membrana sino también el líquido. Además
algunas enfermedades pulmonares producen la fibrosis pulmonar que puede incrementar el
grosor de algunas porciones de la membrana respiratoria.
2. Superficie de la membrana respiratoria, en presencia de enfisema, muchos alvéolos se
fusionan y desaparecen las paredes alveolares, a menudo, esto hace que la superficie total
se reduzca hasta cinco veces. Lo cual el área superficial total disminuye en un tercio a un
cuarto de lo normal, se produce un deterioro o intercambio de gases a través de la
membrana, incluso los pulmones pueden producir un deterioro grave de intercambio
respiratorio de gases.
3. El coeficiente de difusión para la transferencia de cada gas por la membrana respiratoria
depende de su solubilidad en la membrana y, de manera inversa, de la raíz cuadrada de su
peso molecular del gas. La velocidad de difusión en la membrana es exactamente la misma
que en el agua, por eso el oxigeno difunde dos veces mas rápidamente que el nitrógeno.

46. 4. La diferencia de presión a través de la membrana respiratoria es la diferencia entre la
presión parcial del gas en los alveolos y la presión parcial del gas en la sangre capilar
pulmonar. La presión parcial representa numero total de moléculas de un gas particular que
incide a la superficie alveolar de la membrana, y la presión del gas en la sangre representa el
numero de moléculas que intentaran escapar desde la sangre en dirección opuesta.

47. CAPACIDAD DE DIFUSION DE LA
MEMBRANA RESPIRATORIA

48. Capacidad de función de la
membrana respiratoria
La capacidad de la membrana se define
como el volumen de un gas que difunde a
través de la membrana en cada minuto
para una diferencia de presión parcial de 1
mm Hg.

49. CAPACIDAD DE DIFUSION
DEL OXIGENO
La capacidad de difusión del oxigeno en reposo
es de aproximadamente 21ml/min/mm hg.
La diferencia media de presión de oxigeno a
través de la membrana respiratoria es de 11mm
hg, la multiplicación de esta da un total de 230 ml
de oxigeno que se difunde a travez de la
membrana respitaria cada minuto

50. Capacidad de difusión del oxigeno durante el
ejercicio aumenta hasta un máximo de
65ml/min/mm hg este aumento esta producido x
varios factores:
• Apertura de muchos capilares pulmonares
• Equilibrio entre la ventilación de los alveolos
• Perfusión de los capilares con sangre

51. CAPACIDAD DE DIFUSION DEL
DIOXIDO DE CARBONO
Nunca se ha medido la
capacidad de difusión del
dióxido de carbono
Ya que el dióxido de carbono
se difunde de manera rápida a
través de la membrana
La capacidad de difusión de
otros gas han mostrado que la
capacidad de difusión varia
En reposo es de 400 a 500 ml/min/mm hg . Y
durante el ejercicio es de aproximadamente
1200 a 1300ml/min/mm hg

52. Medición de la capacidad de
difusión: método monóxido de
carbono
La capacidad del oxigeno se puede medir a partir de las
mediciones de:
La Po2 alveolar
La Po2 de la sangre capilar pulmonar
La velocidad de captación de oxigeno por la sangre
Sin embargo no es practico medir la capacidad de difusión por
ninguno de estos procedimientos directos.
El principio del método monóxido de carbono es el siguiente:
Se inhala una pequeña cantidad de monóxido de carbono
hacia los alveolos y se mide la presión parcial del monóxido de
carbono en los alveolos.
Para convertir la capacidad de difusión del monóxido de
carbono en la capacidad de difusión del oxigeno se multiplica
el valor por 1.23 asi la capacidad de difusión del oxigeno es de
21ml/min/mm hg.

53. Presiones parciales alveolares de
oxigeno y de dióxido de carbono
cuando Va/Q es igual a infinito
El efecto sobre las presiones
parciales de los gases
alveolares cuando Va/Q es igual
al infinito es totalmente distinto
ya que no hay flujo sanguíneo
capilar
En lugar de llegar los gases
alveolares a un equilibrio, el aire
alveolar se hace igual al aire
inspirado humidificado
Y como el aire humidificado normal
tiene una Po2 de 149mm hg y una
Pco2 de 0mm hg estas serian las
presiones parciales de los gases en
los alveolos

54. INTERCAMBIO GASEOSO Y PRESIONES
PARCIALES CUANDO VA/Q ES NORMAL
Cuando hay una ventilación alveolar
normal el intercambio de oxigeno y
dióxido de carbono en la membrana
es casi optimo
La Po2 alveolar es de104mm hg que esta
entre la sangre venosa 40mmhg y el aire
inspirado 149mm hg
La Pco2 alveolar esta entre 2 extremos
normales 45 mm hg en contrate con la
sangre venosa y 0mm hg con el aire
inspirado
Asi en condiciones
normales la Po2 del aire
alveolar es de 104mm hg y
la Pco2 en promedio de
40mm hg