El documento describe la cascada de oxígeno desde la atmósfera hasta la mitocondria de las células. El oxígeno pasa de la atmósfera a los alvéolos pulmonares y luego de los capilares pulmonares a la sangre. La hemoglobina transporta el oxígeno de la sangre a los tejidos, donde pasa de los eritrocitos a las células y finalmente a la mitocondria para ser utilizado en la producción de energía.

1. METABOLISMO DEL OXÍGENO
DE LA ATMÓSFERA A LA MITOCONDRIA
CARLOS GARCÍA MONTERO
R1 ANESTESIA Y REANIMACIÓN

2. CONTENIDO
• Definición
• Estados De Oxígeno Molecular
• Cascada De Oxígeno:
I. De La Atmósfera Al Alvéolo
II. Del Capilar Pulmonar A Los Tejidos
III. Del Eritrocito A La Célula
• Interfase Hemato-gaseosa
• Curva De Disociación De La Hemoglobina
• Aporte(do2) Y Consumo De O2(vo2)
• Acoplamiento Matemático
• Conclusiones

3. DEFINICIÓN
• El oxígeno (dioxígeno) gas que constituye el 20.95% de
la atmósfera y al menos el 47% de la corteza terrestre.
• Es el tercer elemento más abundante del universo y el
2do más abundante en la atmosfera terrestre.
• Elemento químico de número atómico 8 ,representado
por el símbolo O.
• Peso molecular: 15,999 g/mol.
• Es incoloro, inodoro e insípido.
• Fuerte agente oxidante y tiene la
segunda electronegatividad más alta .

4. 1) Nitrógeno: 78.08%
2) Oxígeno: 20.95%
3) Argón: 0.93%
4) Bióxido de carbono: 0.03%
5) Neón: 0.0018%
6) Helio: 0.0005%
7) Criptón: 0.0001%
8) Hidrógeno: 0.00006%
9) Ozono: 0.00004 %
10)Xenón: 0.000008 %
La atmósfera está constituida por los siguientes
componentes:

5. DEFINICIÓN
• El oxígeno atmosférico es producido por la oxidación del
agua en la fase luminosa de la fotosíntesis:
• En los organismos aerobios el oxígeno es el último
aceptor de los electrones en la cadena respiratoria en
donde se forma agua (Reducción tetravalente).
• Establecen ciclo entre los organismos productores y
consumidores de oxígeno
2H2O → O2 + (4H+) + (4e–)
O2 + (4H+) + (4e–) → 2H2O

6. ESTADOS DE OXÍGENO MOLECULAR
EL OXÍGENO TRIPLETE
• Es el estado fundamental de la molécula O2, ya que
cuenta con dos electrones despareados que ocupan
dos orbitales moleculares degenerados (anti
enlaces).
• Es un birradical
• Posee dos electrones en giro paralelo  dificulta
tomar dos electrones libres con giro anti paralelo a la
vez.

7. EL OXÍGENO SINGLETE :
• Es una especie activada (excitada) de “O” de mayor
energía, originado cuando uno de los 2 electrones
libres (desapareado) del O2 cambia de giro y captar
energía (e¯). Presenta 2 formas:
o∑ (sigma): tiene los 2 electrones desapareados
pero con giros opuestos (RL)
oΔ (Delta): los electrones se han apareado.

8. ANIÓN SUPERÓXIDO:
• Es un radical libre.
• Ocurre por la reducción univalente del oxígeno;
(cuando el O2 acepta un electrón)
• Participa en la descarga respiratoria (aumento del
consumo de O2) de las células fagocíticas por
contacto con partículas extrañas  Reduce O2.

9. PERÓXIDO DE HIDRÓGENO H2O2
• Formado por la adición 2 e- al O2 , por acción de la
superóxido dismutasa (SOD)cataliza
• Potente oxidante.
• No es un radical libre
• Genera el radical hidroxilo al unirse a metales + O2
.-

10. CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA DE ALGUNAS
MOLÉCULAS DE OXÍGENO DIATÓMICO.
Pedraza-Chaverri, N. C.-R. (abril de 2006). Especies reactivas de oxígeno y sistemas
antioxidantes : aspectos básicos. 166.

11. ESTADOS DE OXÍGENO MOLECULAR
RADICAL HIDROXILO OH˙
Es el más tóxico, inestable, reactivo y fuertemente oxidante
REACCIÓN DE HABER WEISS
REACCIÓN DE FENTON
REACCIÓN NETA
Fe3+ + •O2− → Fe2+ + O2
Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OH− + •OH
CATION FERROSO P.HIDROGENO
•O2- + H2O2 → •OH + OH- + O2
hidroxilosuperóxido
CATION FERRICO
REDUCCION

12. CASCADA DE OXÍGENO
159.6 MMHG NIVEL DEL MAR
TRACTO RESPIRATORIO
GAS ALVEOLAR
SANGRE ARTERIAL
CAPILAR
SISTÉMICO
TEJIDOS
CÉLULA
MITOCONDRIA
3.8-22.5
mmHG

13. DE LA ATMÓSFERA AL ALVEOLO
• Trasporte de O2 ocurre a 3 niveles diferentes:
1. Convección movimiento del gas (calor).
2. Difusión presiones parciales individuales.
3. Reacción química Unido a un componente(Hb)

14. • Vapor de agua disminuye Po2.
• Po2 que llega de atmósfera a alvéolo depende de
presión inspiratoria de oxígeno. La cual es
directamente proporcional a la presión barométrica y a
la Fio2 e inversa a la presión de vapor de agua( 47
mmHg) y a la concentración de Co2 alveolar.
• PAO2= (PB-PH2O) x FiO2-PACO2/0.8
- A nivel del mar
(760-47)x 0.21- 50= 99.7 mmHg

15. INTERFASE HEMATO-GASEOSA
LEY DE FICK
La cantidad de gas que atraviesa una membrana de
tejido es directamente proporcional a la superficie de la
membrana, al coeficiente de difusión del gas y a la
diferencia de presión parcial del gas entre los dos lados,
e inversamente proporcional al espesor de la
membrana.

16. • 1,000 capilares por cada unidad alveolar.
• Constante de difusión de un gas es proporcional a la
solubilidad del gas e inversa a la raíz cuadrara del
peso molecular.
• Coeficiente de difusión=
• Co2 difunde 20 veces mas rápido que oxigeno (mayor
solubilidad)
𝐂𝐎𝐄𝐅𝐈𝐂𝐈𝐄𝐍𝐓𝐄 𝐒𝐎𝐋𝐔𝐁𝐈𝐋𝐈𝐃𝐀𝐃
𝐏𝐄𝐒𝐎𝐌𝐎𝐋𝐄𝐂𝐔𝐋𝐀𝐑

17. EL PASO DE O2 ALVEOLAR HACIA EL CAPILAR
LIMITADO POR:
a) Por Difusión:
• El O2 que pasa al otro lado de la membrana, se une a
Hb lo cual disminuye su concentración libre.
• Mayor a menor concentración.
• Afinidad Hb x O2 determina la cantidad de gas
disuelto y su presión parcial en el plasma.
• LEY DE HENRY: Paso de un gas a un liquido
(solvente) es directamente proporcional a la presión
parcial del gas en la superficie del liquido.
presión difusión

18. • b) Por Perfusión: Depende de cantidad de sangre
que pasa por membrana alveolar. Si se igual no hay
gradiente  se detiene difusión.
• GR permanece en capilar 0.75 seg.
• En ejercicio.
• Difusión ocurre en el tercio inicial del paso del GR por
el capilar.
• Alteraciones de membrana : Fibrosis o Enfisema.

19. DEL CAPILAR PULMONAR A LOS
TEJIDOS
• Hemoglobina proteína 4 cadenas peptídicas
ligadas a una molécula Hem mediante un enlace no
covalente (2ꭤ y 2β)
• Cada molécula de Hem contiene un átomo de hierro
capaz de unirse de manera reversible con el oxígeno.
• Desoxihemoglobina: Enlaces fuerte. Baja afinidad,
estado tenso (T).
• Oxihemoglobina: Enlaces débiles, estado relajado(R)
(500 veces mayor afinidad por o2)
• Fenómeno de rueda dentada.

21. FACTORES QUE MODIFICAN AFINIDAD DE
HB AL O2
METABOLISMO CELULAR DEMANDA DE OXIGENO
POR CADA GRADO
AUMENTA 8%
DESPLAZA CURVA DE
DISOCIACION A LA
DERECHA
TEMPERATURA

22. EFECTO BOHR
Describe la alteración en la afinidad del O2 por la Hb
dado por los cambios en el ion de hidrógeno o en
concentraciones de CO2.
• Ph  Estabilizan la molécula en la conformación T
Reduce afinidad al O2.
• CO2  Carbaminohemoglobina se une a cadena α
estabiliza conformación T  Reduce afinidad
O2.Liberan oxigeno.
• Desviación a la derecha

23. 2.3-DIFOSFOGLICERATO (2.3 DPG)
• Es el mayor fosfato orgánico en el GR.
• Producto de la glucolisis anaerobia (Embden-
Meyerhoff).
• Representa hipoxia tisular Estimula disminución de
afinidad de la Hb por el O2Desplaza la curva a la
derecha.
• Estabiliza desoxihemoglobina.
• Tamaño de alrededor de 9 angstroms, se ajusta a la
configuración de la desoxihemoglobina (11 angstroms)
pero no a la oxihemoglobina (5 angstrom).
• Regulador Metabólico del transporte de O2.

24. PH
2,3-BPG
TEMP
PCO2
PH
2,3-BPG
TEMP
PCO2
DESVIACIÓN DE LA CURVA DE
DISOCIACIÓN DE LA
HEMOGLOBINA

25. CURVA DE DISOCIACIÓN DE LA
HEMOGLOBINA
Juan Gabriel Posadas Calleja, A. U. (2006). El transporte y la utilización tisular de oxígeno de la
atmósfera a la mitocondria. Neumologia y Cirugia de Torax, 60-67.

26. • Cuando la PaO2 baja de 60 mmHg, la cantidad
contenida por la sangre se reduce considerablemente.
• Cuando la presión parcial está por encima de
60mmHg sólo se consigue pequeños incrementos del
contenido de O2.
• Como medida de esta afinidad se utiliza la
denominada p50 o cifra de PaO2 necesaria para
saturar la hemoglobina en un 50%. En condiciones
normales, su valor oscila entre 26-28 mmHg .

27. • Aprox. El 99% de O2  Unido a Hb.
• Contenido de O2 en sangre depende de concentración
de hemoglobina y de la PaO2.
• 1 gr de Hb (100%)  transporta 1.39 mL de O2
• 100 ml de plasma transporta 0.003 mL de O2
CaO2 = [(SaO2 x 1.39 x Hb) + (0.0031 x PaO2)]

28. LEY DE BOYLE
• La presión de un gas en un recipiente cerrado es
inversamente proporcional al volumen del recipiente.
• Si volumen del contenedor aumenta, la presión en su
interior disminuye .
• Ventilación pulmonar  El aire entra en los pulmones
porque la presión interna es inferior a la atmosférica y
por lo tanto existe un gradiente de presión.

29. LEY DE DALTON
• En una mezcla de gases cada gas ejerce su presión
como si los restantes gases no estuvieran presentes.
• La presión específica de un gas en una mezcla se
llama presión parcial.
• La presión total se calcula sumando las presiones
parciales de todos los gases que la componen.
Presión atmosférica (760 mmHg) = pO2 (160 mm) +
pN2 (593 mmHg) + pCO2 (0.3 mmHg) + pH2O
(alrededor de 8 mmHg)

30. DEL ERITROCITO A LA CÉLULA
• Presión parcial de O2 a nivel celular es muy
baja40 mmHg Alto consumo por procesos
metabólicos La afinidad por O2 es baja.
• Alta concentración de H+ y de CO2 en los tejidos,
favorece la liberación de O2 por la hemoglobina;
Efecto Bohr.
• Se revierte en los pulmones

31. APORTE(DO2) Y
CONSUMO DE O2(VO2)
• Metabolismo energético.
• Organismos aerobios requieren sistemas de captación,
transporte y aporte de oxígeno para que este llegue a
los tejidos, en el que se realiza la síntesis de ATP.
• DO2 y VO2  mecanismos adaptativos durante el
reposo, el ejercicio y estados de enfermedad.
DO2 VO2

32. ACOPLAMIENTO MATEMÁTICO
• CaO2 = [(SaO2 x 1.39 x Hb) + (0.0031 x PaO2)]
• DO2= CaO2 x GC(X10)
• VO2 = (GC)(dl/min) x (CaO2 - CvO2) Diferencia
arterio-venosa de O2
3 a 3.5 ml/kg/min (250 ml/min) Reposo.

33. EJERCICI
O
GASTO
CARDIACO
DO2(x5)
VO2(x10)
CAPTACIÓN
O2
+
INCREMENTO
DE
VENTILACIÓN
+
FLUJO
PULMON

34. • Al 40 a 60% del ejercicio máximo el DO2 disminuye y
se requiere metabolismo anaerobio.
• DO2 critico: Mientras DO2 disminuye, VO2 es
constante  Extracción tisular de O2
• Dependencia de fisiológica del DO2 y VO2.
• Dependencia patológica del DO2 y VO2 
(Sepsis) el cDO2 se encuentra a niveles mucho
mayores con incremento de la tasa de extracción de
O2.
• Aumento del VO2?? aumento DO2, inotrópicos,
carga de volúmenes, transfusiones NO.

35. CONCLUSIONES
• La mitocondria requiere de una serie de eventos que
comienzan con el sistema respiratorio.
• Sistema cardiovascular participa en el transporte de
O2 a través del gasto cardiaco y la distribución hacia la
microvasculatura
• El metabolismo y la integridad celular dependen de la
capacidad de la célula para generar energía, lo cual a
su vez depende de la disponibilidad del sustrato y el
oxígeno para el metabolismo aeróbico.

37. BIBLIOGRAFÍA
• Juan Gabriel Posadas Calleja, A. U.
(2006). El transporte y la utilización
tisular de oxígeno de la atmósfera a
la mitocondria. Neumologia y
Cirugia de Torax, 60-67.
• Pedraza-Chaverri, N. C.-R. (abril de
2006). Especies reactivas de
oxígeno y sistemas antioxidantes :
aspectos básicos. 166.
• Andrew B.Lumb, Fisiología
Respiratoria Aplicada de Nunn,
Séptima edición, capitulo 11