Este documento describe los principios físicos del intercambio gaseoso y la difusión de O2 y CO2 a través de la membrana respiratoria. La difusión de gases depende del gradiente de concentración y la presión parcial de cada gas. Los gases se difunden a través de la membrana respiratoria debido a las diferencias en las presiones parciales entre los alvéolos y la sangre, permitiendo el intercambio gaseoso necesario.

1. PRINCIPIOS FÍSICOS DEL
INTERCAMBIO GASEOSO; DIFUSION
DE O2 Y CO2 A TRAVES DE LA
MEMBRANA RESPIRATORIA

2. • La difusión es en respuesta a un gradiente de
concentración.
• Los gases son moléculas que se mueven
libremente entre si, para que se produzca la
difusión debe existir una fuente de energía.
• El gas contribuye a la presión total en una forma
directamente proporcional a la concentración.

3. • La difusión depende de la presión parcial del gas
• El aire es humidificado a nivel de las vías aéreas
determinando una presión de vapor de agua de
47mm Hg

4. Difusión Neta de un Gas en una
dirección Efecto del Gradiente
de Concentración
Difusión del oxigeno de un cabo de una cámara (A) al otro (B)La
diferencia entre las longitudes de las flechas representa la
difusión neta

5. Presiones Gaseosas en una Mezcla de
Gases.
• La presión es directamente proporcional a la
concentración de las moléculas del gas
• La velocidad de difusión de cada uno de estos
gases es directamente proporcional a la presión
que genera ese gas, esto se denomina presión
parcial

6. Factores que determinan la presión parcial
de un Gas disuelto en un líquido
• Concentración
• Coeficiente de Solubilidad del Gas (Moléculas de
Gas atraídas física o químicamente por el agua y
otras que son repelidas)

7. Ley de Henry:

8. • Cuando la Presión parcial es expresada en
atmósferas (la presión de 1 atmosfera es igual a
760 mm Hg) y la concentración es expresada en
volumen de gas disuelto en cada volumen de
agua, los coeficientes de solubilidad para los mas
importantes gases respiratorios a la temperatura
corporal son los siguientes:

9. Gas Coeficiente de Solubilidad
Oxígeno 0,024
Dióxido de Carbono 0,57
Monóxido de Carbono 0,018
Nitrógeno 0,012
Helio 0,008

10. • De esta tabla, se puede ver que el dióxido de
carbono es mas de 20 veces mas soluble que el
oxígeno.
• Por lo tanto, la presión parcial del dióxido de
carbono (para una concentración dada) es
menos de 1/20 que la ejercida por el oxigeno.

11. Difusión de Gases entre la fase gaseosa de los
alvéolos y la fase disuelta de la sangre pulmonar
• Si la presión parcial es mayor en la fase gaseosa
de los alvéolos, como ocurre normalmente en el
caso del oxígeno, entonces más moléculas
difundirán hacia la sangre.

12. Presión de Vapor de Agua
• Presión parcial que ejercen las moléculas de
agua para escapar a través de la superficie
• A la temperatura corporal normal de 370C, la
presión de vapor es de 47mmHg.
• La presión de vapor de agua depende totalmente
de la temperatura

13. Cuantificación de la Velocidad neta de
difusión en líquidos
• Factores que afectan la velocidad de difusión de
un gas en un líquido
▫ Solubilidad de un Gas en el líquido
▫ Área transversal del líquido
▫ Distancia a través de la cual debe difundir el gas
▫ Peso molecular del gas
▫ Temperatura

14. Cuantificando la Tasa Neta de
Difusión en los Líquidos

15. • D=velocidad de difusión
• ΔP=diferencia de presión parcial entre los dos
extremos
• A= área transversal del trayecto
• S=solubilidad del Gas
• d= distancia de difusión
• PM=peso molécular

16. Cuantificando la Tasa Neta de
Difusión en los Líquidos
Gas Tasa Neta de Difusión
Oxígeno 1,0
Dióxido de Carbono 20,3
Monóxido de Carbono 0,81
Nitrógeno 0,53
Helio 0,95

17. Difusión de Gases a través de tejidos
• Gases soluble en lípidos y por lo tanto son muy
solubles en las membranas celulares
• La principal limitación al movimiento de los
gases en los tejidos es la velocidad a la que los
gases pueden difundir a través del agua

18. Composición del aire alveolar y su
relación con el aire atmosférico
• Aire alveolar no tiene en modo alguno las
mismas concentraciones de gases que el aire
atmosférico.

19. Humidificación del aire en las vías
respiratorias
• La presión total en los alvéolos no puede
aumentar por encima de la presión atmosférica,
este vapor de agua diluye todos los gases que
están en el aire inspirado.

20. Humidificación del aire en las vías
respiratorias

21. Velocidad con que se renueva el aire
alveolar por el aire atmosférico
• Capacidad residual funcional de los pulmones
2.300 ml
• 350 ml
• Volumen de aire alveolar 1/7

22. Tasa a la cual el Aire Alveolar es Renovado
por el Aire Atmosférico
Expiración de un gas a partir de los alveolos con
respiraciones sucesivas

23. Tasa a la cual el Aire Alveolar es
Renovado por el Aire Atmosférico
Tasa de remoción de un exceso de gas a partir de los alvéolos.

24. Importancia de sustitución lenta del
aire alveolar
• Prevenir aumentos y disminuciones excesivos de
oxigenación tisular, de la concentración tisular
de CO2 y del pH tisular cuando se produce una
interrupción temporal de la respiración

25. Concentración y presión parcial de O2
en los alvéolos
• El O2 se absorbe desde los alveolos hacia la
sangre de los pulmones y continuamente se
respira oxígeno nuevo hacia los alvéolos desde la
atmósfera
• Concentración O2 en los alvéolos y también su
presión parcial están controladas por:

26. ▫ Velocidad de Absorción de oxígeno hacia la sangre
▫ La velocidad de entrada de oxígeno nuevo a los
pulmones por el proceso de ventilación.

28. Concentración y presión parcial de CO2
en los alvéolos
• El CO2 se transporta por la sangre hacia los
alveolos y se elimina de los alvéolos por la
ventilación

30. El aire espirado es una combinación de
aire del espacio muerto y aire alveolar
• La composición global del aire espirado esta
determinado por
▫ Cantidad de aire espirado (aire del espacio
muerto)
▫ La cantidad que es aire alveolar

32. Difusión de gasea a través de la
membrana respiratoria
• Unidad Respiratoria-Lobulillo Respiratorio
• 300 millones de alveolos en los pulmones
• 0.2mm

34. Membrana respiratoria
• 70m2
• 60-140 ml
• 0.2μm
• 0.6μm
• Capilares pulmonares 5μm

36. Factores que influyen en la velocidad de difusión
gaseosa a través de la membrana respiratoria
• Grosor de la membrana
• Área superficial de la membrana
• Coeficiente de difusión
• Diferencia de Presión

37. Capacidad de difusión de la membrana
respiratoria
• Volumen de un gas que difunde a través de la
membrana en cada minuto para una diferencia
de presión parcial de 1mmHg

38. Capacidad de difusión del O2
• Capacidad de difusión del oxígeno
21ml/min/mmHg
• 230 ml

39. Aumento de la capacidad de difusión
del oxígeno durante el ejercicio
• 65 ml/min/mmHg
▫ Apertura de Capilares pulmonares
▫ Mejor equilibrio entre la ventilación de los
alveolos y la perfusión de capilares alveolares con
sangre

40. Capacidad de Difusión del CO2
• CO2 difunde a través de la membrana
respiratoria con tanta rapidez que la Pco2 media
de la sangre pulmonar no es muy diferente a la
Pco2 de los alveolos (1mmHg)
• 400-450 ml/min/mmHg
• 1.200-1.300 ml/min/mmHg.

42. Efecto del coeficiente de Ventilación-perfusión
sobre la concentración de gas
alveolar
• VA/Q
• VA=ventilación alveolar
• Q= flujo sanguíneo
Cuando el cociente es cero o infinito no hay
intercambio de gases a través de la membrana

43. Diagrama Po2-Pco2, VA/Q

44. • Cortocircuito fisiológico
▫ Cuanto mayor sea el cortocircuito fisiológico ,
mayor es la cantidad de sangre que no se oxigena
cuando pasa por los pulmones
• Espacio muerto fisiológico
• Anomalías del cociente de ventilación-perfusión
• VA/Q anormal en la enfermedad pulmonar
obstructiva crónica.

45. • "Imposible" es sólo una palabra que usan los
hombres débiles para vivir fácilmente en el
mundo que se les dio, sin atreverse a explorar el
poder que tienen para cambiarlo. "Imposible" no
es un hecho, es una opinión. "Imposible" no es
una declaración, es un reto. "Imposible" es
potencial. "Imposible" es Temporal, "Imposible"
no es nada…..

47. Dr. Benjamín Carson
Benjamin Solomon Carson nació el 18 de
septiembre de 1951 en Detroit (Michigan), el
hijo menor de Robert y Sonya Carson
Su madre, Sonya había abandonado la
escuela en tercer grado, y se casó cuando ella
tenía sólo 13 años. Cuando Benjamin Carson
tenía sólo ocho años, sus padres se
divorciaron, y la señora Carson asumió la
responsabilidad de sostener a Benjamin y su
hermano mayor Curtis por su cuenta. Ella
trabajó en dos, a veces tres, puestos de
trabajo a la vez para mantener a sus hijos.

48. • Carson manifestó tempranamente dificultades en su
educación primaria, llegando a ser el peor alumno
de su clase, convirtiéndose en sujeto de insultos por
parte de sus compañeros
• Decidida a cambiar la vida de sus hijos, la Sra.
Carson limitó el tiempo que Ben y Curthis pasaban
frente a la televisión y se negó a dejarlos salir a jugar
hasta que hubiesen terminado su tarea cada día. Les
exigió leer dos libros cada semana y darle informes
escritos sobre ellos, a pesar de que, debido a su
propia falta de educación, apenas podía leer los
informes que Ben y su hermano escribían.

49. "Fue en ese momento que me di cuenta que no
era estúpido"
• Se graduó con honores de la escuela secundaria
y asistió a la Universidad de Yale, donde obtuvo
una licenciatura en Psicología.
• Luego estudió en la Facultad de Medicina de
la Universidad de Michigan, donde su interés se
desplazó hacia la neurocirugía
• A la edad de 32 años, se convirtió en jefe de
residentes de neurocirugía del Hospital Johns
Hopkins

50. • A los treinta y tres años fue nombrado Director del
Departamento de Neurocirugía Pediátrica.
• llegó a ser conocido por acceder a tratar casos desesperados o
de alto riesgo y por combinar sus propias habilidades
quirúrgicas y el conocimiento del funcionamiento del cerebro,
con innovadoras tecnologías. Entre ellas se cuentan el primer
procedimiento intra-uterino para aliviar la presión sobre el
cerebro en una hidrocefalia fetal convirtiéndose en el primer
médico en operar a un feto dentro del útero. Además, Carson
realizó en 1985 un peligroso procedimiento quirúrgico, la
hemisferectomía, que consiste en extraer la mitad del cerebro.
Desde entonces, la operación ha ayudado a muchos pacientes
llevar una vida sana y normal. A finales de los años 1980,
Carson se hizo conocido como un experto en uno de los tipos
de cirugía más difíciles: la separación de gemelos siameses.

51. • En septiembre de 1987, Carson hizo historia siendo
el cirujano principal del equipo de setenta personas
que realizó exitosamente, tras 22 horas, el complejo
procedimiento de separar a
los gemelos siameses alemanesPatrick y Benjamin
Binder, de siete meses de edad, que estaban unidos
por la parte posterior de la cabeza. Las operaciones
de este tipo siempre habían fracasado, resultando en
la muerte de uno o ambos bebés. Sin embargo, los
hermanos Binder sobrevivieron y ahora tienen vidas
completamente indepediente

52. • Lo que ahoga a alguien no es caerse al río, sino
mantenerse sumergido en él………..Paulo Coelho