Fisiologia da Respiração

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FISICO-QUÍMICA APLICADA Á FARMÁCIA
Nome: Renata da Silva Nascimento
FISIOLOGIA DA RESPIRAÇÃO
TROCAS GASOSAS
Lei dos gases
A pressão dos gases é determinada pelo impacto constante das moléculas em movimento contra uma superfície. É proporcional ao número de moléculas. 
Os gases dissolvidos na água ou nos tecidos do corpo exercem pressões, visto que apresentam movimento aleatório – energia cinética.
Difusão
A difusão de gases entre os alvéolos e o sangue obedece às regras da difusão simples. 
 A taxa de difusão através das membranas é diretamente 
A taxa de difusão através das membranas é diretamente proporcional ao gradiente de pressão parcial (concentração).
 A taxa de difusão através das membranas é diretamente 
A taxa de difusão através das membranas é diretamente proporcional à superfície de área disponível. 
 A taxa de difusão através das membranas é inversamente 
A taxa de difusão através das membranas é diretamente proporcional à espessura da membrana.
A difusão é mais rápida em distâncias curtas.
 A difusão é mais rápida em distâncias curtas. 
 
Pp= PN2 + PCO2 + PO2 
 
A pressão parcial de um gás é determinada não só por sua concentração como também pelo seu Coeficiente de Solubilidade.
Difusão alvéolo-capilar
As paredes alveolares são extremamente finas e estão envolvidas por um plexo capilar extenso. Esta estreita proximidade faz com que as trocas ocorram através das membranas de todas as porções terminais dos pulmões, não só através dos alvéolos propriamente ditos. Esta superfície de trocas designa-se por membrana respiratória e possui diferentes camadas: 
Camada de fluido que reveste internamente o alvéolo (onde se encontra o surfactante);
Epitélio alveolar, composto por células epiteliais finas;
Membrana basal epitelial;
Espaço intersticial delgado entre o epitélio alveolar e a membrana capilar
Membrana basal dos capilares que, em muitos pontos, se funde com a do epitélio;
Membrana endotelial capilar.
Surpreendentemente, a espessura de todas estas camadas ronda um total de 0,6µm. Em termos de superfície total de trocas, estima-se, como já foi referido, cerca de 70m². Por outro lado, o diâmetro dos capilares raramente excede os 5µm, o que faz com que os eritrócitos se encostem às paredes, diminuindo a quantidade de plasma que os gases devem percorrer, o que, por si, também contribui para a rapidez das trocas. 
 
Em suma, os fatores que determinam a velocidade das trocas gasosas através da membrana respiratória são:
a espessura da membrana;
a área superficial da membrana;
o coeficiente de difusão do gás na substância da membrana;
a diferença de pressão parcial do gás entre os dois lados da membrana.
Com base no volume de gás que se difunde através da membrana, em cada minuto, para uma diferença de pressão de 1 mmHg, pode exprimir-se a capacidade de difusão da membrana. 
Num indivíduo saudável, e para o O2, deve ser de cerca de 21 mL/min/mmHg. O tempo de trocas é o adequado para que a PO2 no eritrócito entre em equilíbrio com a PO2 alveolar. Ou seja, a difusão não é um passo limitante. 
 
Após os alvéolos serem ventilados com ar fresco, a próxima etapa no processo da respiração é a difusão do O2 dos alvéolos para o sangue e do CO2 no sentido oposto do sangue para os alvéolos. 
Esta troca ocorre nas membranas respiratórias (todas as superfícies pulmonares) por meio de difusão, ou seja, tanto O2 quanto o CO2 passam do meio mais concentrado para um meio menos concentrado. 
Como se pode perceber tanto O2 quanto CO2 tem um sentido oposto durante a difusão. 
 
Ventilação Normal: 4,2 L/min. 
Hiperventilação é o aumento da quantidade de ar que ventila os pulmões, devido a causas muito variadas, como p.ex. exercício físico, febre, hipóxia etc., podendo traduzir-se em hipocapnia e alcalose. 
Hipoventilação ocorre quando a ventilação é inadequada para realizar a troca de gases nos pulmões. 
Hipoventilação: aumenta a captação de CO2
Hiperventilação: aumenta a excreção de CO2
A difusão depende de cinco fatores: 
 
1. Solubilidade do gás em um liquido. 
2. A área da reação transversa do liquido. 
3. A distância através da qual o gás deve difundir. 
4. Peso molecular do gás. 
5. Temperatura do gás. 
 
A maioria dos gases com importância na fisiologia da respiração possuem uma solubilidade muito baixa no sangue e o inverso ocorre nos lipídios através da membrana celular onde são muito solúveis. 
Quando há edema a membrana celular aumenta em muito a sua espessura, com isso se tem uma maior dificuldade para ocorrer à difusão. 
Composição do ar alveolar e sua relação com o ar atmosférico, ao nível do mar. 
 
O ar alveolar não apresenta de modo algum as mesmas concentrações gasosas do ar atmosférico, pois:
O ar alveolar é substituído parcialmente por ar atmosférico a cada respiração.
O O2 está constantemente sendo absorvido dos alvéolos para o sangue. 
O CO2 está em difusão constante do sangue para os alvéolos. 
O ar atmosférico seco que penetra nas vias aéreas é umidificado antes de chegar aos alvéolos. 
A velocidade de renovação do ar alveolar pelo ar atmosférico ocorre de maneira muito lenta, pois em um indivíduo normal após a respiração no final da expiração o volume de ar que permanece no pulmão é de cerca de 2.300ml, todavia apenas 350ml chegam aos alvéolos a cada respiração normal, como consequência disso o ar renovado a cada respiração é de apenas 1/7, pois 2300/350 = 0,007 
 
Esta renovação lenta do ar é importante para evitar:
Alterações súbitas da concentração de gases no sangue.
Evitar o aumento ou diminuição excessiva na oxigenação dos tecidos.
Alterações súbitas na concentração de CO2 tecidual.
Alterações excessivas do pH do sangue e tecidos, quando a respiração é interrompida.
Concentração e pressão de O2 nos alvéolos: 
É controlado em 1º lugar pela velocidade de absorção de O2 pelos capilares.
É controlado em 2º lugar pela velocidade da entrada do novo O2 para os pulmões pelo processo da ventilação.
Concentração e pressão de CO2 nos alvéolos:
O CO2 é continuamente formado no organismo, sendo também continuamente liberado nos alvéolos e a partir daí para fora do corpo.
A concentração de CO2 no sangue é muito mais importante do que a de O2.
Se o gás for solúvel no líquido (plasma) ele exerce pouca pressão, este é o caso do CO2 que demora a saturar, já o O2 é muito pouco solúvel em meio líquido saturando mais rapidamente.
PV (pressão venosa pulmonar) O2: 40mmHg
PV (pressão venosa pulmonar) CO2: 45mmHg
Pa (pressão artéria pulmonar) O2: 104mmHg
Pa (pressão artéria pulmonar) CO2: 40mmHg
PA (pressão alveolar) O2: 100mmHg
PA (pressão alveolar) CO2: 40mmHg
ESPAÇO MORTO FISIOLÓGICO: é na realidade a soma 
- ESPAÇO MORTO FISIOLÓGICO: é na realidade a somado espaço morto anatômico com outros volumes gasosos pulmonares que não participam da troca gasosa. 
Por exemplo: determinada área do pulmão é ventilada, mas não perfundida e os gases que chegaram aos alvéolos nestas regiões não podem participar das trocas gasosas e é funcionalmente morto. 
Também pode ocorrer o contrário onde ocorre a perfusão, mas não ocorre a ventilação, o que resulta em um sangue que não pode fazer as trocas gasosas e a este sangue o chamamos de sangue shunt por sua incapacidade de realizar as trocas gasosas.
“O espaço morto fisiológico é maior que o anatômico. ”
Quando entra O2 no organismo a sua pressão parcial diminui devido a umidificação que ocorre nas vias aéreas, em saltos de 160mmHg para 149mmHg. 
Pressão alveolar O2 = 104 mmHg
Pressão arterial O2 = 100 mmHg
Pressão venosa O2 = 40 mmHg
O CO2 é resultado da queima da glicose dentro das células, tendo como função reativar o tampão carbônico para a manutenção do pH.
CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3-
Este tampão tem como finalidade manter a estabilidade do pH, pois:
 CO2↑ H+↑ pH↓, o que leva a uma acidose.
 CO2↓H+↓ pH↑, o que leva a uma alcalose.
 É mais importante manter o equilíbrio de CO2 que o de O2: 
 [CO2] no ar atmosférico é praticamente 0mmHg. 
[CO2] no ar alveolar = 40mmHg. 
Pressão arterial CO2 = 40mmHg. 
Pressão venosa CO2 = 45mmHg.
Transporte de O2 e CO2 no sangue
Após sua difusão dos alvéolos para o sangue pulmonar, o O2 é transportado principalmente pela hemoglobina dentro dos eritrócitos até capilares teciduais onde é liberado para ser utilizado pelas células. 
A presença de sangue nos eritrócitos permite que o sangue transporte 30 a 100 vezes mais O2 de que sem sua presença, ou seja, O2 dissolvido no plasma. 
O CO2 faz o caminho inverso do O2, ele também se combina quimicamente no sangue o que aumenta seu transporte em cerca de 15 a 20 vezes.
Normalmente cerca de 97% de todo O2 transportado dos pulmões para os tecidos são transportados em combinação química com a hemoglobina, sendo que os três restantes estão dissolvidos na água do plasma. 
Quando 100% da Hb está ligada ao O2, a concentração de O2 é transportado em 20%, ou seja, 100ml de sangue para 20mm de O2. 
A uma PO2 de 104mmHg, 99% do O2 é transportado pela proteína Hb.
Gráfico da dissociação da Hemoglobina: 
O espaço morto fisiológico é maior que o anatômico.
 Alterações súbitas da concentração de gases no sangue. 
 Evitar o aumento ou diminuição excessiva na oxigenação dos teci
 Alterações excessivas do pH do sangue e tecidos, quando a respiração é interr
camada de fluido que reveste internamente o alvéolo membrana endotelial capil