Principios físicos das trocas gasosas

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PRINCÍPIOS FÍSICOS DA TROCA GASOSA
· Depois que os alvéolos são ventilados com ar atmosférico, a próxima etapa da respiração é a difusão do oxigênio dos alvéolos para o sangue pulmonar e a difusão do dióxido de carbono na direção oposta. 
· Difusão efetiva de gás em uma direção - efeito do gradiente de concentração: se câmara gasosa ou solução tem concentração elevada de determinado gás em uma extremidade e concentração baixa em outra extremidade, a difusão do gás ocorrera da área de alta concentração. 
· Pressão gasosa em uma mistura de gases: a pressão é causada por múltiplos impactos de moléculas em movimento contra uma superfície. Portanto, a pressão do gás nas superfícies das vias respiratórias e dos alvéolos é proporcional à soma das forças de impacto de todas as moléculas daquele gás que atingem a superfície em determinado instante. Isso significa que a pressão é diretamente proporcional à concentração das moléculas de gás.
· A intensidade de difusão de cada gás do corpo é diretamente proporcional à pressão causada apenas por esse gás
· Pressão dos gases dissolvidos na água e nos tecidos: os gases dissolvidos na água ou nos tecidos corporais também exercem pressão porque as moléculas do gás dissolvido se movem aleatoriamente e têm energia cinética
· A pressão parcial de gás em solução é determinada não só por sua concentração como também pelo seu coeficiente de solubilidade
· A difusão efetiva do gás é determinada pela diferença entre as duas pressões parciais
· Oxigênio: a pressão parcial é maior nos alvéolos, então ele tende a ir para o sangue.
· CO2: a pressão parcial é maior no sangue, então ele tende a ir pros alvéolos.
· Algumas moléculas se agitam aleatoriamente da área de baixa pressão para a área de alta pressão. Portanto, a difusão efetiva do gás da área de alta pressão para a de baixa pressão é igual ao número de moléculas que se move nessa direção menos o número de moléculas que se move na direção oposta.
· Fatores que interferem a difusão gasosa no liquido: 
· Solubilidade do gás;
· Área de corte transversal do liquido;
· Distância pela qual o gás precisa se difundir;
· Peso molecular do gás;
· Temperatura do liquido.
· Os gases de importância respiratória são todos muito solúveis nos lipídeos e, em consequência, são altamente solúveis nas membranas celulares.
AS COMPOSIÇÕES DAS ÁREAS ALVEOLAR E ATMOSFÉRICA SÃO DIFERENTES
· Razões:
· O ar alveolar é substituído apenas parcialmente pelo atmosférico;
· O oxigênio é constantemente absorvido pelo sangue nos alvéolos; 
· O CO2 se difunde constantemente do ar pulmonar para os alvéolos;
· O ar atmosférico que entra seco é umidificado antes de chegar aos alvéolos.
Umidificação do ar nas vias respiratórias
· O ar atmosférico é exposto a líquidos que recobrem as superfícies respiratórias quando entra na via aérea 
· O vapor de água dilui a pressão parcial do oxigênio e do nitrogênio
O ar alveolar é renovado lentamente pelo ar atmosférico
· O volume do ar alveolar substituído por ar atmosférico novo a cada respiração é de apenas um sétimo do total, de maneira que são necessárias múltiplas respirações para ocorrer a troca da maior parte do ar alveolar
· Essa lenta substituição é importante para evitar mudanças repentinas nas concentrações de gases no sangue -> isso torna o mecanismo de controle respiratório muito mais estável e ajuda a evitar aumentos e quedas excessivos da oxigenação tecidual, da concentração tecidual de CO2 e do pH tecidual quando a respiração é interrompida temporariamente.
Concentração de oxigênio e pressão parcial nos alvéolos
· A concentração de O2 nos alvéolos e também sua pressão parcial são controlados pela intensidade da absorção de O2 pelo sangue e pela intensidade de entrada de novo O2 nos pulmões pelo processo ventilatório
· Um aumento extremamente acentuado na ventilação alveolar nunca consegue elevar a Po2 alveolar acima de 149 mmHg, desde que a pessoa esteja respirando ar atmosférico normal no nível do mar. 
Concentração e pressão parcial de CO2 nos alvéolos
· O dióxido de carbono é continuamente formado no corpo e então transportados no sangue para os alvéolos, sendo de modo contínuo, removido dos alvéolos pela ventilação.
· A Pco2 alveolar eleva diretamente na proporção da excreção de CO2.
· A Pco2 alveolar diminui na proporção inversa da ventilação alveolar
· As concentrações e as pressões parciais tanto de O2 quanto de CO2 nos alvéolos são determinadas pela intensidade de absorção ou de excreção dos dois gases e pelo valor da ventilação alveolar
DIFUSÃO DE GASES ATRAVÉS DA EMBRANA RESPIRATÓRIA
· Unidade respiratória: bronquíolo respiratório, ductos alveolares, átrios e alvéolos.
· As paredes alveolares são extremamente finas e, entre os alvéolos, existe malha quase sólida de capilares interconectados.
· A troca gasosa entre o ar alveolar e o sangue pulmonar se dá através das membranas de todas as porções terminais dos pulmões, e não apenas nos alvéolos -> membrana respiratória ou membrana pulmonar.
· Estima-se que a área superficial total da membrana respiratória seja de 70 metros quadrados e que a quantidade de sangue nos capilares dos pulmões seja de 60 a 140 milímetros -> isso faz com que seja muito rápida as trocas gasosas.
· A membrana Das hemácias em geral, toca a parede capilar, de maneira que não é preciso que o O2 e o CO2 atravessem quantidades significativas de plasma enquanto se difundem entre os alvéolos e a hemácias, o que também aumenta a rapidez da difusão.
Fatores que afetam a intensidade da difusão gasosa através da membrana respiratória
· Espessura da membrana respiratória: a difusão é inversamente proporcional a espessura da membrana.
· Área da superfície da membrana respiratória: quando diminui ate cerca de um terço a um quarto da normal, a troca gasosa através da membrana fica substancialmente comprometida, até mesmo sob condições de repouso. Já em esportes e exercícios vigorosos, uma ligeira redução pode apresentar sério comprometimento da troca respiratória dos gases.
· Coeficiente de difusão: depende da solubilidade do gás na membrana e, inversamente, da raiz quadrada do peso molecular do gás.
· Diferença de pressão através da membrana respiratória é a diferença entre a pressão parcial do gás nos alvéolos e a pressão parcial do gás no sangue
Capacidade de difusão da membrana respiratória
· É definida como volume de gás que se difundirá através da membrana a cada minuto, pra a diferença de pressão parcial de 1 mmHg.
· Durante exercícios vigorosos ou em outras condições que aumentam muito o fluxo de sangue pulmonar e a ventilação alveolar, a capacidade de difusão de O2 aumenta o triplo da capacidade de difusão sob condições de repouso. Isso se da por:
· Abertura de muitos capilares pulmonares, até então adormecidos ou dilatação dos capilares já abertos;
· Melhor equiparação entre a ventilação dos alvéolos e a perfusão dos capilares alveolares com sangue.