Este documento describe los mecanismos de difusión de gases en los pulmones, incluyendo la difusión simple de gases a través de las paredes alveolares y la unión del oxígeno a la hemoglobina en los eritrocitos. Explica que la difusión depende del gradiente de presión parcial de cada gas y que la transferencia de oxígeno está limitada por la perfusión en condiciones de reposo pero por la difusión durante el ejercicio. También resume los principales mecanismos por los cuales la hemoglobina transporta

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.