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Difundir gases a traves de la membrana

2. Universidad Autónoma de Santo Domingo
Facultad de Ciencias de la Salud
Escuela de Ciencias Fisiológicas
Cátedra de Fisiología

LABORATORIO FISIOLOGÍA HUMANA I

CARLOS JOSÉ PEÑA LARANCUENT. MD, MSc
PROFESOR AYUDANTE
2024

FISIOLOGÍA RESPIRATORIA
DIFUSIÓN DE GASES A TRAVÉS DE
LA MEMBRANA RESPIRATORIA
«Aparato Respiratorio»

3. Evaluar la distribución del aire a nivel respiratorio.
Valorar las variables biofísicas que modifican una espirometría.
Calcular los volúmenes pulmonares a partir de la capacidad vital.
Conocer las estructuras que intervienen en el intercambio gaseoso.
Valorar las condiciones que modulan la difusión de los gases.
Conocer los tipos de insuficiencia respiratoria.
Utilizar la fórmula del gradiente alveolo arterial de oxigeno con fines clínicos.
Realizar casos clínicos elaborados por el profesor.
OBJETIVOS DEL
PROGRAMA:
FISIOLOGÍA RESPIRATORIA
DIFUSIÓN DE GASES A TRAVÉS DE
LA MEMBRANA RESPIRATORIA
«Aparato Respiratorio»

4. ANATOMÍA

APARATO
RESPIRATORIO
4

5. ¿QUÉ ES LA RESPIRACIÓN?
5

6. ¿QUÉ ES LA RESPIRACIÓN?
Es el conjunto de procesos cuyo objetivo final es la
reacción del O
2 con las enzimas de la cadena
respiratoria para producir energía en forma de ATP,
así como agua y CO
2, y eliminar el exceso de este
último del organismo.

(Modificada de Best & Taylor)

7. FASES RESPIRACIÓN
VENTILACIÓN
DIFUSIÓN DE GASES
TRANSPORTE DE GASES
REGULACIÓN
7

8. VENTILACIÓN PULMONAR
ELEVACIÓN Y DESCENSO DE LAS COSTILLAS
CONTRACCIÓN Y RELAJACIÓN DIAFRAGMÁTICA. ↑ y ↓ diámetro longitudinal de los pulmones
Diámetro anteroposterior de caja torácica.
8

9. ESPIRACIÓN
INSPIRACIÓN
Diafragma
Intercostales externos
Esternocleidomastoideo
Serratos anteriores
Escalenos
Intercostales internos
Rectos del abdomen
9
VENTILACIÓN PULMONAR

10. ¿QUÉ ES LA ESPIROMETRÍA?
10

11. ESPIROMETRÍA
La espirometría es la técnica de exploración de la función respiratoria que
mide los flujos y los volúmenes respiratorios útiles para el diagnóstico y el
seguimiento de patologías respiratorias.

•VC
•VRI
•VRE
•CV
•CVF
ESPIROMETRÍA
SIMPLE
•VEF
1
•CVF
•FEF
•VEF
1/CVF
ESPIROMETRÍA
FORZADA
11

12. VOLÚMENES PULMONARES
Cantidad de aire que entra o sale del pulmón en un ciclo ventilatorio tranquilo, pasivo.
Volumen Corriente (VC) 500ml
Cantidad adicional de gas que puede ser inhalado después de una inspiración normal.
Volumen adicional que se puede expirar después de una expiración pasiva.
Volumen de Reserva Espiratoria (VRE)
Cantidad de aire que queda en pulmones luego de una expiración máxima.
Volumen Residual (VR)
Volumen de Reserva Inspiratoria (VRI) 3000ml
1100ml
1200ml
12

13. Máximo volumen de aire que se puede expirar luego de una máxima inspiración.
Cantidad de aire dentro del pulmón al final de una expiración pasiva.
CAPACIDADES PULMONARES
Capacidad Vital (CV)
Capacidad Residual funcional (CRF)
Máxima cantidad de aire que puede ser inspirado a partir de la capacidad residual
funcional.
Cantidad de aire que se queda en el pulmón luego de una inspiración máxima.
Capacidad Inspiratoria (CI)
Capacidad Pulmonar Total (CPT)
VRE+ VR =2300ml
VRE+ VRI+VC =4600ml
VRI+ VC =3500ml
CV+VR=5800ml o suma de todos los v.
13

14. VOLÚMENES Y CAPACIDADES PULMONARES
Volúmenes
Corriente (VC)
Reserva
inspiratoria (VRI)
Reserva espiratoria
(VRE)
Residual (VR)
Capacidades
Inspiratoria (CI)
Residual funcional
(CRF)
Vital (CV)
Pulmonar total
(CPT)
Volúmenes Valor (mL) Mujeres
VC 500
VRI 3000
VRE 1100
VR 1200
Capacidades
CI 3500
CRF 2300
CV 4600
CPT 5800
Para ♂ de 70 kg. ♀ son 20-25 % < ♂.

15. ESPIROMETRÍA

16. 16

17. Evaluar la función pulmonar ante la presencia de síntomas respiratorios.
Diagnóstico y seguimiento de pacientes con enfermedades respiratorias.
Evaluar el riesgo de procedimientos quirúrgicos así como la respuesta
terapéutica frente a diferentes fármacos o en ensayos clínicos
farmacológicos.
Estudios epidemiológicos que incluyan patología respiratoria.

INDICACIONES
Pacientes con deterioro mental o físico que les impide realizar
correctamente una maniobra espiratoria forzada .
Pacientes con enfermedades en las que una hiper-presión torácica pueda
representar riesgos (neumotórax, angina inestable, desprendimiento de
retina).
Pacientes con abundantes secreciones, traqueostomía, hemiparesias
faciales, lesiones bucales.
Hemoptisis.
CONTRAINDICACIONES
17

18. ESPIROMETRIA FORZADA: PUNTO CLAVE
•El volumen de aire que expulsa en el primer segundo, se llama volumen espiratorio
forzado en el primer segundo (VEF1).

•En general, una persona normal expulsa en el primer segundo más del 70 a 80% de la
capacidad vital (VEF1/CV MAYOR DE 70).

•Cuando hay obstrucción a la salida del aire disminuye el VEF1 y la relación VEF1/CV.

•En general cuando es menor del 70%, o menor del límite inferior normal calculado para
el paciente (intervalo de confianza del 95%) se dice que hay obstrucción al flujo
espiratorio (espirometría obstructiva).


18

19. 19

20. ENSAYO PRACTICO
EXPERIMENTO
FISIOLOGÍA RESPIRATORIA
DIFUSIÓN DE GASES A TRAVÉS DE
LA MEMBRANA RESPIRATORIA
«Aparato Respiratorio»

21. AUSCULTACIÓN RESPIRATORIA:
ruidos fisiologicos y patológicos.

•https://youtu.be/WX9eheBejk4?si=dal2EHHnUcjwEhK1

•https://youtu.be/C2wInrCTbDk?si=-L3HUx7aaU9jXBuV

BIOFÍSICA DE LA MECÁNICA RESPIRATORIA 21
ACTIVIDAD 1

22. CALCULAR VOLÚMENES PULMONARES A PARTIR DE CV
1) Determinar % CV normal
•4600 mL 100 %
•2300 mL X %
•X = 2300 mL x 100 % = 50 %
• 4600 mL
2) Calcular VC
•500 mL 100 %
• X mL 50 %
•X = 500 mL x 50 % = 250 mL
• 100 %
3) Calcular VRI
•3000 mL 100 %
• X mL 50 %
•X = 3000 mL x 50 % = 1500 mL
• 100 %
4) Calcular VRE
•100 mL 100 %
• X mL 50 %
•X = 100 mL x 50 % = 550 mL
• 100 %
PARA UN CV = 2300 ML
ACTIVIDAD 2

23. BUSCAR LA CV CON UN VEF=81%

BIOFÍSICA DE LA MECÁNICA RESPIRATORIA 23
ACTIVIDAD 3
1) Determinar % CV normal
•4600 mL 100 %
•2300 mL X %
•X = 2300 mL x 100 % = 50 %
• 4600 mL

24. DETERMINAR EL GRADIENTE ALVEOLO-ALTERIAL DE O2
E INSUFICIENCIAS RESPITAORIAS
ACTIVIDAD 4

25. ACTIVIDAD 5 DETERMINAR ALTERACIONES DE ACIDO-BASE

26. ACIDOSIS RESPIRATORIA
•pH sanguíneo <7.4
•Por

= 20 = 10

2
pH = 6.1 + log 10
pH = 6.1 + 1 pH = 7.1
ACIDOSIS METABÓLICA
pH sanguíneo <7.4
Por

= 10 = 10

1

pH = 6.1 + log 10
pH = 6.1 + 1 pH = 7.1

H
2CO
3
HCO
3
-
HCO
3
-

H
2CO
3
HCO
3
-

H
2CO
3
•COMPENSACIÓN ACIDOSIS
•SISTEMA RESPIRATORIO
•Aumentar la Frecuencia respiratoria (F.R.).
•Eliminar CO
2 por los pulmones.
•SISTEMA RENAL
•Aumentar la reabsorción de HCO
3
-
.
•Excretar H
+
(orina ácida).



HCO
3
-

H
2CO
3
HCO
3
-

H
2CO
3
ALTERACIONES DEL EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE
•CAUSAS:
•Asma bronquial
•Bronquitis crónica
•Enfisema
•Drogas depresoras SNC
•Tuberculosis
CAUSAS:
Cetoacidosis Diabética
Acidosis láctica
Insuficiencia renal
Diarreas profusas

27. ALCALOSIS RESPIRATORIA
ALCALOSIS METABÓLICA
ALTERACIONES DEL EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE
•pH sanguíneo >7.4
•Por:

= 20 = 40

0.5
pH = 6.1 + log 40
pH = 6.1 + 1.6
pH = 7.7
•pH sanguíneo >7.4
•Por

= 40 = 40

1
pH = 6.1 + log 40
pH = 6.1 + 1.6
pH = 7.7
HCO
3
-

H
2CO
3
HCO
3
-

H
2CO
3
•COMPENSACIÓN ALCALOSIS
•SISTEMA RESPIRATORIO
•Disminuir la Frecuencia respiratoria (F.R.).
•Retener CO
2 por los pulmones.
•SISTEMA RENAL
•Disminuir la reabsorción de HCO
3
-
.
•Excreción de OH
-
(orina alcalina).



CAUSAS:
Histeria
Neurosis
Drogas estimulantes
CAUSAS:
Vómitos profusos
Lavados gástricos
Drogas alcalinas
H
2CO
3
HCO
3
-

H
2CO
3
HCO
3
-
HCO
3
-

H
2CO
3

28. BIBLIOGRAFÍA SUGERIDA

30. ANEXOS: COMPLEMENTARIO

31. ÁCIDO
Es un dador de protones.
Una sustancia que dona
protones.
BASE
Es un receptor de
protones.
Una sustancia que recibe
protones.
HCL  CL
-
+ H
+
HNO
3  NO
3
-
+ H
+
H
2SO
4  HSO
4
-
+ H
+

CL
-
+ H
+
 HCL

NO
3
-
+ H
+
 HNO
3

HSO
4
-
+ H
+
 H
2SO
4
H
2CO
3  HCO
3
-
+
H
+
CH
3COOH  CH
3COO
-
+
H
+
H
3PO
4  H
2PO
4
-
+
H
+


HCO
3
-
+ H
+
 H
2CO
3

CH
3COO
-
+ H
+
 CH
3COOH

H
2PO
4
-
+ H
+
 H
3PO
4

ÁCIDOS FUERTES
BASES FUERTES
BASES DEBILES
ÁCIDOS DEBILES
ÁCIDOS Y BASE
Teoría de Bronsted - Lowry:
 A todo ácido fuerte le corresponde una base débil.
 A todo ácido débil le corresponde una base fuerte.
HA  A
-
+ H
+
Ácido conjugado Base conjugada
Protón

32. pH
Se basa en la concentración de iones hidrogeniones libres
que se obtienen por la disociación del agua.


El agua es un ácido débil y cuando
se disocia lo hace así:
H
2O H
+
+ OH
-


pH = -log [H
+
]
FLUIDO pH
Plasma 7.4
Jugo Gástrico 1.2 – 3.0
Jugo
Pancreático
7.8 – 8.0
Saliva 6.35 – 6.85
Orina 5.8
Disociación del agua
Kw = [H
+
][OH
-
]
[H
+
] = 1 x10
-7
M
[OH
-
] = 1 x10
-7
M
Kw = (1 x10
-7
) (1 x10
-7
)
Kw = 1.0 x10
-14
Por eso la escala de pH va de 0 a 14

33. METODOS DETERMINACION pH


Compuestos orgánicos que actúan como ácidos débiles
y tienen la capacidad de cambiar de color cuando
cambia el pH de la solución.
TIPOS
Ácidos  pH < 7
Anaranjado/rojo de
Metilo
Neutros  pH = 7
Azul de Bromotimol
Básicos o Alcalinos
 pH > 7
Fenolftaleína

pH metro
Indicadores
Instrumento analítico que consta de un
sensor o electrodo selectivo para el ion
hidrógeno y de un sistema electrónico que
captura la señal de concentración como
una señal eléctrica y la traduce en una
escala de valores numéricos.
Cuantitativo

Cualitativo

34. EQUILIBRIO ÁCIDO - BASE
pH fisiológico  7.4  Plasma
sanguíneo
Relación Bicarbonato/Acido
Carbónico  20/1
[HCO
3
-
] / [H
2CO
3] = 20 / 1 = 20
Para mantener el pH esta relación
no debe variar drásticamente.
Sistemas
mayores
Sistemas
Buffers o
Amortiguadores
Sistema
Respiratorio
Sistema Renal
Sistemas
menores
Intercambio
Iónico a través
de Membranas
Reserva
Alcalina
Regulación

35. SISTEMAS BUFFERS, AMORTIGUADORES O
TAMPONES
•Mezclas de un ácido débil y su sal en solución, o de una base débil y su base en
solución.
•Función  Evitan cambios bruscos de pH frente a [ ] elevadas de H
+
o de OH
-
.
•Actúan en segundos.
•EJEMPLOS:
•Bicarbonato/Ácido Carbónico  [HCO
3
-
]/[H
2CO
3]
•Acetato/Ácido Acético  CH
3COO
-
/CH
3COOH


BUFFERS ORGÁNICOS
Buffer Ácido Base Acción
Amortiguadora
Hemoglobina
Proteínas
Fosfato
Bicarbonato
HbH
+
ProtH
+

H
2PO
4
-
CO
2/H
2CO
3
Hb
-
Prot
-
HPO
4
=
HCO
3
-
Eritrocitos
Intracelular
Intracelular
Extracelular

36. Al añadir un ácido fuerte al sistema la sal acepta los H
+
y se forma ácido débil
que casi no se ioniza.
2[HCO
3
-
Na] + HCl  [HCO
3
-
Na
+
] + H
+
Cl
-


1[HCO
3
-
Na] + ClNa
2[H
2CO
3] [H
2CO
3] 3[H
2CO
3]


Al añadir una base fuerte al sistema los H
+
del ácido débil neutralizan los iones
negativos de la base y se forma una sal.
2[HCO
3Na] + NaOH  [HCO
3Na] + Na
+
OH
-
3[HCO
3
-
Na] + H
2O
2[H
2CO
3] [H
+
HCO
3
-
] 1[H
2CO
3]



CÓMO ACTÚAN LOS BUFFERS?

37. SISTEMA RESPIRATORIO
Regula los niveles de ácido
carbónico (H
2CO
3) en la sangre
porque depende de la pCO
2.
Actúa en 3 a 5 minutos.
Es un sistema rápido pero
incompleto para compensar las
alteraciones ácido-base.

Mecanismos:
•Disminuye o
•Aumenta la Frecuencia Respiratoria

38. SISTEMA RENAL
Regula los niveles de bicarbonato
(HCO
3
-
) en sangre.
Actúa de 2 a 6 horas en 2 – 4 días.
Es un sistema lento pero completo.
Es el más importante pues
produce compensaciones
definitivas de las alteraciones ácido-
base.

Mecanismos:
•Producción de orina ácida (primero)
•Producción de amoníaco (más tardío)
•Reabsorción de bicarbonato

39. ALTERACIONES DEL EQUILIBRIO ÁCIDO -BASE
ACIDOSIS
Disminución del pH sanguíneo
por debajo de 7.4.
Debido a:
 H
2CO
3  Respiratoria

 HCO
3
-
 Metabólica
ALCALOSIS
Aumento del pH sanguíneo
por encima de 7.4.
Debido a:
 H
2CO
3  Respiratoria

 HCO
3
-
 Metabólica

40. ACIDOSIS RESPIRATORIA
•pH sanguíneo <7.4
•Por

= 20 = 10

2
pH = 6.1 + log 10
pH = 6.1 + 1 pH = 7.1
ACIDOSIS METABÓLICA
pH sanguíneo <7.4
Por

= 10 = 10

1

pH = 6.1 + log 10
pH = 6.1 + 1 pH = 7.1

H
2CO
3
HCO
3
-
HCO
3
-

H
2CO
3
HCO
3
-

H
2CO
3
•COMPENSACIÓN ACIDOSIS
•SISTEMA RESPIRATORIO
•Aumentar la Frecuencia respiratoria
(F.R.).
•Eliminar CO
2 por los pulmones.
•SISTEMA RENAL
•Aumentar la reabsorción de HCO
3
-
.
•Excretar H
+
(orina ácida).



HCO
3
-

H
2CO
3
HCO
3
-

H
2CO
3
ALTERACIONES DEL EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE
•CAUSAS:
•Asma bronquial
•Bronquitis crónica
•Enfisema
•Drogas depresoras SNC
•Tuberculosis
CAUSAS:
Cetoacidosis Diabética
Acidosis láctica
Insuficiencia renal
Diarreas profusas

41. ALCALOSIS RESPIRATORIA
ALCALOSIS METABÓLICA
ALTERACIONES DEL EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE
•pH sanguíneo >7.4
•Por:

= 20 = 40

0.5
pH = 6.1 + log 40
pH = 6.1 + 1.6
pH = 7.7
•pH sanguíneo >7.4
•Por

= 40 = 40

1
pH = 6.1 + log 40
pH = 6.1 + 1.6
pH = 7.7
HCO
3
-

H
2CO
3
HCO
3
-

H
2CO
3
•COMPENSACIÓN ALCALOSIS
•SISTEMA RESPIRATORIO
•Disminuir la Frecuencia respiratoria (F.R.).
•Retener CO
2 por los pulmones.
•SISTEMA RENAL
•Disminuir la reabsorción de HCO
3
-
.
•Excreción de OH
-
(orina alcalina).



CAUSAS:
Histeria
Neurosis
Drogas
estimulantes
CAUSAS:
Vómitos profusos
Lavados gástricos
Drogas alcalinas
H
2CO
3
HCO
3
-

H
2CO
3
HCO
3
-
HCO
3
-

H
2CO
3

42. •En sentido general, las alteraciones ácido-base de naturaleza respiratoria son compensadas por el
riñón, mientras que las de naturaleza metabólica son compensadas por el pulmón.
Alteración
pH
san
gre
[HC0
3
-
] [H
2CO
3]
Mecanismo
Compensador PRIMARIA COMPENSADA PRIMARIA COMPENSADA
Acidosis
Respiratoria
< 7.4
Normal Aumentado

Aumentado Aumentado

Riñón
Acidosis
Metabólica
< 7.4

Disminuido Disminuido Normal Disminuido

Pulmón
Alcalosis
Respiratoria
> 7.4
Normal

Disminuido

Disminuido

Disminuido
Riñón
Alcalosis
Metabólica
> 7.4

Aumentado

Aumentado

Normal

Aumentado

Pulmón