Trocas gasosas e transporte de gases

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Princípios da troca gasosa 
 A troca gasosa ocorre entre o ar alveolar e o 
sangue pulmonar. Ocorre por meio da difusão 
passiva e é regida pelo comportamento dos gases, 
que é baseado em três leis que abordam sobre a 
pressão parcial dos gases. 
 
Pressão parcial dos gases 
 Existem três leis que garantem o processo de 
difusão dos gases e a hematose. 
 
Lei de Dalton 
Cada gás, em uma mistura de gases, exerce a 
sua própria pressão, como se não houvesse outros 
gases. 
Pressão parcial Pressão total 
Equivale a pressão 
exercida por um gás caso 
ocupasse o volume total 
da mistura 
Equivale a soma das 
pressões parciais 
individuais de todos 
os gases 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Cada tipo de gás se difunde através da 
membrana permeável da área em que sua pressão 
parcial é maior para a área que sua pressão parcial é 
menor. 
Quanto maior a diferença de pressão parcial, 
mais rápida a velocidade da difusão. 
 
Esses gases também apresentam diferença de 
concentração e de pressão parcial quando em 
diferentes situações: 
 
 
Sabendo-se a porcentagem que cada gás ocupa 
para a composição do ar atmosférico, é possível 
determinar a pressão parcial de cada um desses 
gases. 
As pressões parciais determinam o movimento de 
O2 e de CO2 entre: 
✓ Atmosfera e pulmões; 
✓ Pulmões e sangue; 
✓ Células sanguíneas e corpo. 
Ar atmosférico 
O ar atmosférico é uma mistura de gases, que se 
diferem em pressão parcial e em concentração: 
✓ Nitrogênio; 
✓ Oxigênio; 
✓ Argônio; 
✓ Dióxido de carbono; 
✓ Volumes variáveis de vapor de água; 
✓ Outros gases. 
Assim, a pressão atmosférica é a soma das 
pressões de todos esses gases: 
 Dessa maneira, a lei de Dalton pode ser 
matematicamente representada da seguinte maneira: 
 
 Em uma aplicação biológica, as trocas 
gasosas nos pulmões dependem da diferença de 
pressão parcial na fase gasosa e na fase líquida. 
 
Lei de Henry 
 Os gases também exercem pressão parcial em 
meios líquidos, levando em consideração a 
solubilidade desses gases em questão. 
Essa lei afirma que o volume de um gás que 
se dissolve em um líquido é proporcional à pressão 
parcial do gás e à sua solubilidade. 
Nos líquidos corporais, a capacidade de um 
gás de ficar em solução é maior quando a sua 
pressão parcial é maior e quando se tem elevada 
solubilidade em água. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Lei de Fick 
 A lei de Fick é a lei da difusão simples 
(baseada no princípio da transferência de gases 
através das membranas celulares, entre o meio 
extracelular e intracelular). 
 A taxa de difusão do gás pode ser calculada 
da seguinte maneira: 
 
 
 
 
 
 
 Em uma aplicação biológica, a pressão 
parcial de um gás sobre a superfície das vias 
respiratórias e dos alvéolos é proporcional à força 
de impacto das moléculas desse gás. Assim, o poder 
de difusão desse gás é proporcional a sua pressão 
parcial. 
 Podem existir alguns fatores que afetam a 
difusão dos gases: 
 
 
 
 
CO2 X O2 
Quanto maior a pressão parcial de um gás em um 
líquido e mais elevada a sua solubilidade, mais 
gás vai ficar em solução; 
Em comparação ao oxigênio, muito mais CO2 
está dissolvido no plasma sanguíneo, pois a 
solubilidade de CO2 é 24 vezes maior que a do 
O2. 
D é a taxa de difusão do gás; 
Delta P é a diferença de pressão parcial do gás; 
A é a área de secção transversa; 
S é a solubilidade; 
d é a distância; 
PM é o peso molecular. 
Pressão parcial dos gases: 
entrada e saída dos pulmões 
 A pressão parcial dos gases nos alvéolos 
difere daquela da atmosfera. Essa diferença é 
causada por uma combinação de fatores: 
a) Umidificação do ar inalado nas vias aéreas; 
b) Troca gasosa constante entre os alvéolos e os 
capilares alveolares; 
c) Renovação frequente doar alveolar. 
Os gases se difundem de áreas de alta pressão 
para áreas de baixa pressão, levando em 
consideração os princípios da difusão simples. 
 
Conceito de troca gasosa 
 Refere-se à difusão simples de O2 e CO2 nos 
pulmões e tecidos periféricos, desenvolvendo a 
hematose, que pode ser de dois tipos: 
a) Hematose pulmonar ou alveolar: troca de gases 
que ocorre nos pulmões (alvéolos), de modo que 
o sangue venoso é transformado em sangue 
arterial; 
b) Hematose tissular ou celular: troca de gases 
que ocorre nos tecidos, de modo que o sangue 
arterial é transformado em sangue venoso. 
A troca gasosa depende do equilíbrio entre a 
ventilação alveolar e a perfusão dos capilares 
alveolares: 
a) Ventilação pulmonar: permite a entrada e a 
saída de ar pelos alvéolos; 
b) Perfusão dos capilares alveolares: capacidade 
de distribuição sanguínea (capacidade de os 
alvéolos receberem uma certa quantidade de 
sangue). 
 
 
Troca gasosa pulmonar 
 A troca gasosa pulmonar também é 
conhecida como hematose pulmonar ou respiração 
externa. Consiste na difusão do O2 do ar nos alvéolos 
pulmonares para o sangue dos capilares pulmonares 
e a difusão do CO2 na direção oposta. 
Converte sangue venoso (que vem do lado 
direito do coração) em sangue arterial (que retorna 
para o lado esquerdo do coração). 
Conforme o sangue flui pelos capilares 
pulmonares, capta O2 do ar alveolar e descarrega 
CO2 no ar alveolar. 
Enquanto o O2 se difunde do ar alveolar para 
o sangue venoso, o CO2 se difunde no sentido 
oposto. 
Existem muitos capilares próximos dos 
alvéolos nos pulmões, e o sangue flui por estes 
capilares lentamente o suficiente para captar o 
máximo de O2. 
Os gases se difundem de áreas de pressão 
parcial mais elevada para áreas de pressão parcial 
mais baixa. 
 
 
Hemoglobina (Hb) 
 Quando o gás oxigênio se difunde para o 
sangue através dos capilares alveolares, ele penetra 
nas hemácias e se combina com a hemoglobina. 
Presente no sangue de todos os vertebrados, 
a hemoglobina tem a capacidade de se combinar com 
quatro moléculas de oxigênio, formando a 
oxiemoglobina (HbO2). 
Assim, o oxigênio é transportado para o 
coração. 
 
Troca gasosa sistêmica 
 Também conhecida como respiração 
interna ou hematose tissular. O ventrículo 
esquerdo bombeia sangue oxigenado para a artéria 
aorta. A troca de O2 e CO2 entre os capilares 
sistêmicos e as células teciduais é a respiração 
interna. 
Conforme o O2 deixa a corrente sanguínea, o 
sangue oxigenado é convertido em sangue venoso. 
Ocorre em todos os tecidos do corpo. 
Enquanto o O2 se difunde dos capilares 
sistêmicos para as células teciduais, o CO2 se 
difunde no sentido contrário. 
O sangue desoxigenado então retorna para o 
coração e é bombeado para os pulmões para outro 
ciclo de respiração externa. 
 
Oxiemoglobina (HbO2) 
 Na forma de oxiemoglobina, o oxigênio é 
transportado para o coração. Do coração, esse sangue 
rico em oxigênio é bombeado para todo o corpo. 
Assim, o oxigênio chega em todas as células. 
Quando chega nas células, o oxigênio reage 
com a glicose, desencadeando uma reação química 
que libera energia e produz gás carbônico e água: 
 
 
Carboemoglobina 
 Ao realizar a respiração celular, as células 
produzem gás carbônico, sendo que a concentração 
desse gás fica maior no interior da célula e, por esse 
motivo, ele passa por difusão para os capilares 
sanguíneos, onde aproximadamente 23% se 
associam a grupos amina da hemoglobina, formando 
a carboemoglobina. 
7% se encontram dissolvidos no plasma 
sanguíneo. A maior parte do gás carbônico reagirá 
com a água no interior das hemácias, formando o 
ácido carbônico (H2CO3). 
 
Desoxiemoglobina 
 O ácido carbônico irá se quebrar em íons H+ 
(que se associam a moléculas de hemoglobina, 
formando a desoxiemoglobina) e em íons 
bicarbonato (HCO3
-, que se encontram dissolvidos 
no plasma sanguíneo, na forma de bicarbonato de 
sódio, onde auxiliam no controle da acidez do 
sangue). 
Ao chegar aos capilares sanguíneos que 
recobrem os alvéolos pulmonares, oíon 
bicarbonato (HCO3
-) penetra nas hemácias 
novamente e se reassocia ao íon H+, formando mais 
uma vez o ácido carbônico (H2CO3), que se 
transformará em água e gás carbônico. 
O gás carbônico será levado para os alvéolos 
pulmonares através da difusão e será eliminado do 
organismo pelo processo da expiração. 
O sangue desoxigenado, então, retorna para o 
coração e é bombeado para os pulmões para outro 
ciclo de respiração externa e assim por diante. 
A maior parte do CO2 é transportado na 
forma de íons de bicarbonato para os pulmões, 
evitando a acidificação sanguínea (efeito tampão). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fatores que interferem na 
taxa de trocas gasosas 
 Os fatores que interferem na taxa de trocas 
gasosas pulmonar e sistêmica são: 
a) Diferença de pressão parcial entre os gases; 
b) Área de superfície disponível para as trocas 
gasosas; 
c) Distância de difusão; 
d) Peso molecular; 
e) Solubilidade dos gases. 
 
Transporte de oxigênio 
 O oxigênio precisa ser espalhado ao ser 
transportado pelo sangue. Características 
relacionadas ao transporte: 
a) O2 tem baixa solubilidade em soluções aquosas; 
b) Por isso, a maior parte do oxigênio é carreado 
pela hemoglobina; 
c) Pouca presença de oxigênio no plasma; 
d) CO2 tem alta solubilidade em soluções aquosas; 
e) Células produzem mais do que pode dissolver no 
plasma; 
f) Maior parte difunde-se no eritrócito e é 
convertido em bicarbonato; 
g) Pequena parte dissolvido no plasma e na 
hemoglobina (carbaminoemoglobina - HbCO2); 
h) Aumento de CO2 causa acidose respiratória. 
 
 
A alta concentração de monóxido de carbono 
pode levar à morte por asfixia; 
A inspiração de CO pode causar morte por 
asfixia, uma vez que se liga, estavelmente, com a 
hemoglobina, impedindo a formação da 
oxiemoglobina. 
Monóxido de carbono 
O monóxido de carbono (CO) que é lançado 
pelos escapamentos dos automóveis é um gás 
inodoro altamente tóxico produzido pela 
combustão incompleta de substâncias orgânicas; 
Esse gás é capaz de se combinar com a 
hemoglobina, originando a carboxiemoglobina; 
Uma vez combinada com o monóxido de 
carbono, a hemoglobina se inutiliza de forma 
irreversível, não conseguindo mais transportar 
oxigênio, necessário a todas as células do corpo; 
Aclimatação 
 Trata-se de alterações fisiológicas no corpo 
do indivíduo a fim de se adaptar em um determinado 
local, geralmente envolvendo temperatura ou clima. 
Em ambientes litorâneos (a nível do mar), a pressão 
atmosférica é alta. Assim, não há grandes 
dificuldades para a captação do oxigênio. 
Porém, pessoas que vivem ao nível do mar, 
quando se deslocam para ambientes acima do nível 
do mar, é necessária a aclimatação. Nesses 
ambientes, como o ar é rarefeito, a pressão 
atmosférica é baixa, dificultando a captação do 
oxigênio pelo corpo. 
No processo de aclimatação, há um aumento 
na quantidade de hemácias, para que elas, mais 
rapidamente, consigam fazer a oxigenação do 
sangue, além do aumento dos capilares sanguíneos 
(os vasos sanguíneos que promovem trocas gasosas 
entre célula-tecido). 
As hemácias produzidas pela medula óssea, 
são estimuladas por um hormônio produzido pelos 
rins chamado ERITROPOITINA. 
Esse hormônio estimula um maior aumento 
na produção de hemácias pela medula óssea. 
Consequentemente, quanto maior o número de 
hemácias, mais rápida é a entrada do oxigênio nas 
células. 
Ou seja, aqueles que vivem em ambientes de 
altas altitudes, possui um maior número de hemácias 
e, consequentemente, a oxigenação das células 
ocorre mais rapidamente, favorecendo o 
metabolismo energético. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Em síntese: organismos em altitudes elevadas 
✓ Organismos em altitudes elevadas estão em 
locais com pressões mais baixas; 
✓ Isso afeta o processo de difusão de O2, já que 
a demanda de oxigênio fica comprometida 
para esses organismos; 
✓ Por isso, esses indivíduos precisam se adaptar 
a esses ambientes por meio de um processo 
chamado de aclimatação; 
✓ Com a aclimatação, o corpo precisa se 
adaptar a uma produção maior de 
hemoglobina e, consequentemente, maior 
disponibilidade de oxigênio; 
✓ Mudanças estruturais e moleculares são 
observadas nas hemácias nesse processo.