Resumos Fisiologia Isadora Tassinari - Transporte de Gases

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TROCA DE GASES 
 
 
CO2 e O2 = como se movem entre o espaço aéreo alveolar e as células do corpo; 
Pulmões = alta complacência e baixa elastância. 
Movimentação de CO2 e O2 entre alvéolos e as células do corpo: Troca de gases entre os 
compartimentos – processo que requer difusão através das membranas – e o transporte de gases no 
sangue. 
Respiração: Fluxo de ar para dentro e fora dos pulmões. 
Ar atinge os alvéolos e os gases individuais (O2 e CO2) se difundem do espaço alveolar para a 
corrente sanguínea. 
Concentrações de gases no plasma é dada de acordo com a PRESSÃO PARCIAL para estabelecer ou 
não um gradiente de pressão entre alvéolos e o sangue. 
OS GASES SE MOVEM DE REGIÕES DE MAIOR PRESSÃO PARCIAL PARA REGIÕES DE MENOR 
PRESSÃO PARCIAL. 
INSPIRAÇÃO: contração dos músculos inspiratórios -> diafragma desce e as costelas se elevam. 
Aumenta o volume torácico/pulmonar e diminui a pressão intrapulmonar. 
Supondo que o pulmão seja o local de baixa pressão em relação a atmosfera – que está com uma 
pressão maior que a dos pulmões, evento que cria um gradiente de pressão (P ip < P atm), o ar se 
move da região de pressão mais alta para a região de pressão mais baixa. Resultado: Ar entra nos 
pulmões. 
EXPIRAÇÃO (retração elástica do pulmão): relaxamento dos músculos inspiratórios -> diafragma 
sobe e as costelas descem. 
Diminui o volume torácico/pulmonar e aumenta a pressão intrapulmonar. 
O pulmão se torna a região de alta pressão em relação a atmosfera, (P ip > P atm), criando um 
gradiente de pressão e o ar se move em direção a atmosfera, saindo dos pulmões. 
PO2 nos alvéolos é maior que PO2 no sangue capilar pulmonar. PO2 alveolar > PO2 sangue capilar 
pulmonar. 
PO2 alveolar = 100mmHg. A PO2 do sangue venoso que entra nos pulmões é 40mmHg, e o oxigênio 
se move a favor do gradiente de pressão parcial dos alvéolos para os capilares. A PO2 do sangue 
arterial que deixa os pulmões é a mesma que dos alvéolos = 100mmHg. 
Quando o sangue arterial chega nos capilares teciduais, o gradiente inverte. O sangue que chega 
nas células tem uma PO2 de 100mmHg e as células tem uma PO2 menor, então o O2 se difunde a 
favor do gradiente de pressão, do plasma para as células até o equilíbrio. Então, PO2 do sangue 
venoso é igual a PO2 nas células. 
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Nos outros tecidos, a PO2 maior no sangue capilar do que nos tecidos faz com que o O2 se difunda 
para as células adjacentes. PO2 sangue > PO2 tecidos. 
PCO2 é mais alta nos tecidos do que no sangue capilar sistêmico por causa da produção elevada de 
CO2 no metabolismo celular. 
PCO2 intracelular = +/- 46mmHg e a PCO2 arterial é 40mmHg. Diferença que faz o CO2 se difundir 
da célula para os capilares e acontece até o equilíbrio, fazendo a PCO2 média do sangue venoso 
sistêmico chegar a 46mmHg. PCO2 intracel > PCO2 arterial. 
Nos capilares pulmonares é inverso: sangue venoso trazendo CO2 das células tem uma PCO2 de 
46mmHg. PCO2 alveolar é 40mmHg. PCO2 sangue > PCO2 alveolar. 
Então o CO2 se move do sangue para os alvéolos. Quando o sangue sai da circulação pulmonar, ele 
tem uma PCO2 de 40mmHg, idêntica a PCO2 nos alvéolos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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PO2 BAIXA NOS ALVÉOLOS REDUZ O CONSUMO DE O2 = menos oxigênio estará disponível 
estará disponível no sangue. Se a perfusão dos alvéolos estiver prejudicada (fluxo de sangue aos 
pulmões), o corpo será incapaz de obter o oxigênio necessário. Causas: ar inspirado tem baixo 
conteúdo de O2, ventilação alveolar inadequada. O aumento na resistência das vias aéreas diminui 
a ventilação alveolar = ASMA. PO2 alveolar baixa e PO2 sangue baixa. 
(Um aumento na ventilação alveolar acarreta numa PO2 arterial elevada porque mais ar novo 
entra nos alvéolos; PCO2 arterial diminui porque a baixa PCO2 do ar novo dilui a PCO2 alveolar. O 
gradiente de pressão do CO2 entre sangue venoso e alvéolos aumenta, fazendo mais CO2 sair do 
sangue. PO2 e PCO2 venosas não mudam porque são determinadas pelo metabolismo celular.) 
Os gases se difundem mais rapidamente em distâncias mais curtas. Na maioria das condições, a 
distância de difusão, a área de superfície e a permeabilidade da barreira são constantes que facilitam 
o processo de difusão. 
Troca de gases no pulmão = rápida / Fluxo sanguíneo pelos capilares pulmonares = lento e a difusão 
alcança o equilíbrio em menos de um segundo. 
Gradiente de concentração entre alvéolos e o sangue é o principal fator que altera as trocas gasosas 
em pessoas saudáveis. 
Fatores que podem ser alterados em várias doenças: 
• Área de Superfície: Redução na área de superfície alveolar disponível para troca gasosa é 
característica do enfisema. 
• Distância de difusão: Aumento na distância de difusão entre espaço aéreo dos alvéolos e o 
sangue (edema). Normalmente, uma pequena quantidade do líquido intersticial está 
presente nos pulmões por causa da baixa pressão do sangue pulmonar e a drenagem 
linfática eficaz. Mas, se a pressão arterial pulmonar aumenta, o balanço normal entre 
filtração e reabsorção capilar é rompido. A pressão hidrostática aumenta no capilar = mais 
líquido é filtrado para fora do capilar. Se a filtração aumenta muito, os vasos linfáticos não 
conseguem remover todo líquido e o excesso se acumula no espaço intersticial pulmonar. 
Em casos graves, o edema excede a capacidade de retenção do tecido e o líquido escapa do 
interstício para o alvéolo, inundando os alvéolos, cujo interior é uma superfície úmida 
revestida por uma camada fina de surfactante. Quando o líquido chega nos alvéolos, esta 
camada pode ficar mais espessa e prejudicar a hematose. A presença de líquido alveolar 
pode acontecer quando o epitélio alveolar for danificado, por exemplo, inalação de gases 
tóxicos. Se a hipóxia devido ao acúmulo de líquido nos alvéolos é grave e não é corrigida 
com oxigenioterapia, essa condição é chama de SARA, síndrome da angústia respiratória do 
adulto. 
• Permeabilidade da membrana: Aumento na espessura da membrana alveolar, diminuindo 
as trocas gasosas, a perda da complacência pulmonar pode diminuir a ventilação alveolar. 
(Doença pulmonar fibrótica) 
 
Taxa de difusão é diretamente proporcional à área de superfície, ao gradiente de concentração 
do gás e à permeabilidade da barreira. 
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CIRCULAÇÃO PULMONAR (sistema de baixa pressão e alta taxa de fluxo): fornece sangue para os 
capilares pulmonares para as trocas gasosas. 
Ciclo: Sangue com alta PCO2 chega pelas veias cavas no AD – sístole – VD – sístole – sangue CO2 
para as artérias pulmonares (sangue fica com baixa PCO2 e alta PO2) – veias pulmonares – AE – 
sístole – VE – sangue ejetado em direção a aorta para oxigenar os tecidos. 
A pressão sistólica do VD e VE são diferentes, mas o volume de ejeção é igual (80mL). 
Pressão sistólica do VE é muito maior porque a aorta é pouco complacente, oferece mais 
resistência ao fluxo. 
Já a pressão do VD não precisa contrair tanto para ejetar sangue, porque as artérias pulmonares são 
mais complacentes. 
SOLUBILIDADE DO GÁS: 
Quando um gás é colocado em contato com a água e existe um gradiente de pressão, as moléculas 
do gás se movem de uma fase para outra. 
Se a pressão do gás é maior na água do que na fase gasosa, as moléculas deixam a água. Se a pressão 
do gás é maior na fase gasosa do que na água, as moléculas do gás se dissolvem na água. 
Pressão parcial se iguala, mas a concentração não necessariamente. 
A concentração de O2 no ar não é igual a concentração na água, mesmo que se alcance o equilíbrio. 
A facilidade com que um gás se dissolve no líquido é a solubilidade do gás nesse líquido. Se um gás 
é muito solúvel, um grande número de moléculasdo gás entra na solução a uma baixa pressão 
parcial do gás. Com gases menos solúveis, mesmo uma alta pressão parcial pode fazer somente 
poucas moléculas do gás se dissolverem no líquido. 
SOLUBILIDADE DO O2 É BAIXA, mesmo quando as pressões parciais entre o ar e a água estão iguais, 
a concentração (mmol/L) é diferente. Essa baixa solubilidade determina que muito pouco oxigênio 
pode ser dissolvido no plasma e atravessa lentamente a distância aumentada de difusão presente 
no edema pulmonar: A difusão do oxigênio nos capilares alveolares não tem tempo para entrar em 
equilíbrio antes que o sangue deixe os capilares, resultando em uma PO2 arterial diminuída e PO2 
alveolar mantida. PCO2 arterial normal, devido as diferentes solubilidades dos dois gases. 
CO2 É MUITO MAIS SOLÚVEL. Em uma PCO2 = 100mmHg, a concentração de CO2 no ar é 5,2 
mmol/L e na água 3mmol/L. 
Mesmo que PO2 e PCO2 sejam 100mmHg na água, a quantidade de cada um dos gases dissolvidos 
é diferente. 
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TRANSPORTE DE GASES – O2 E CO2 
Os gases entram nos capilares primeiramente se dissolvem no plasma – os gases dissolvidos 
representam uma pequena parte de oxigênio que será fornecido às células. 
Os eritrócitos tem papel fundamental em garantir que o transporte de gás entre o pulmão e as 
células seja suficiente para atender às necessidades celulares. 
Sem hemoglobina nos eritrócitos, o sengue não seria capaz de transportar oxigênio suficiente para 
sustentar a vida. Menos de 2% de todo oxigênio encontra-se dissolvido no sangue. A hemoglibina 
transporta mais do que 98% do oxigênio. 
Hb + O2 <->HbO2 // A hemoglobina é um eficiente transportador de oxigênio pela estrutura 
molecular. Tem quatro cadeias globulares – cada uma em torno de um grupamento heme conetendo 
Fe²⁺. O átomo central de cada grupo heme pode se ligar reversivelmente a uma molécula de oxigênio. 
A interação ferro-oxigênio é uma ligação fraca que pode ser rompida sem alterar a Hb ou O2. Cada 
Hb com 4 grupamentos heme pode se ligar com 4 moléculas de oxigênio. 
A reação de ligação da Hb obedece a Lei de Ação de Massas: 
Hb + O2 <->HbO2 
À medida que aumenta a concentração livre de O2, mais O2 se liga a Hb e a equação se desloca 
para a direita, produzindo mais HbO2. 
Se a concentração de O2 diminui, a equação se desloca para a esquerda e a Hb libera o O2. 
No sangue, o O2 livre para se ligar a Hb está dissolvido no plasma indicando a PO2 plasmática. 
Nos capilares pulmonares, o O2 alveolar se dissolve primeiro no plasma e então para dentro dos 
eritrócitos onde se liga a Hb. A Hb capta O2 do plasma até que a reação (Hb+O2<->HbO2) atinja o 
equilíbrio. 
A transferência de oxigênio do ar alveolar para o plasma -> eritrócitos -> hemoglobina acontece tão 
rápido que o sangue nos capilares pulmonares normalmente capta tanto oxigênio quanto a PO2 
plasmáticas e o nº de eritrócitos permitirem. 
Quando o sangue arterial alcança os tecidos, o processo de troca que acontece nos pulmões se 
inverte. 
PO2 plasma > PO2 intracel= O2 dissolvido se difunde dos capilares sistêmicos para as células que 
tem uma menor PO2. 
O fluxo diminui a PO2 plasmática e altera o equilíbrio da reação de ligação oxigênio-hemoglobina 
pela remoção de O2 do lado esquerdo da equação. O equilíbrio se desloca para a esquerda de acordo com 
a lei de ação de massas, fazendo as moléculas de Hb liberarem mais O2. HbO2 -> Hb + O2 dissolvido no 
plasma -> células. 
A transferência de oxgiênio para as células também acontece rapidamente até o equilíbrio. A PO2 
das células determina quanto de oxigênio é transferido da Hb. A medida que as células aumentam a 
atividade metabolica, a PO2 diminui e a Hb libera mais O2. 
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A HEMOGLOBINA TRANSPORTA A MAIOR PARTE DE OXIGÊNIO PARA OS TECIDOS: 
A baixa solubilidade do O2 no plasma faz com que apenas 3ml de O2 possa se dissolver no plasma a 
cada L de sangue arterial. Oxigênio dissolvido que chega as células é: 
3ml de O2/L de sangue x 5L de sangue/min (DC) = 15ml de O2/min 
As células precisam pelo menos de 250ml de O2/min, de modo que a pequena quantidade de 
oxigênio que se dissolve no plasma não supre as necessidades celulares dos tecidos em repouso. Se a Hb 
estiver disponível, os eritrócitos transportam +/- 197 ml de O2/L de sangue. 
Se o DC permanece 5L/min, a quantidade de O2 que chega às céluilas é de 1000ml/min. (200x5) 
4x o valor do consumo de oxigênio necessário para os tecidos em repouso. O2 adicional é como uma 
reserva, como quando estamos em exercício, situação que aumenta a demanda de O2. 
A PO2 DETERMINA A LIGAÇÃO DO OXIGÊNIO À HEMOGLOBINA 
A quantidade de O2 que se liga a Hb depende de dois fatores. 
1) PO2 no plasma que circunda os eritrócitos: A PO2 plasmática determina a porcentam dos sítios 
de ligação da hemoglobina que estão ocupados pelo oxigênio (% de saturação de Hb). PO2 
arterial é estabelecida por: - composição do ar inspirado; - frequência ventilatórioa alveolar; - 
eficiência das trocas gasosas. 
2) Número de locais disponíveis para a ligação à Hb: O número total de sítios de ligação ao oxigênio 
depende do número de moléculas de hemoglobina nos eritrócitos. Qualquer condição 
patológica que diminua a quantidade de Hb nos eritrócitos ou o nº de eritrócitos afeta de forma 
negativa a capacidade de transporte de oxigênio no sangue. 
QUANTIDADE DE OXIGÊNIO LIGADO À HEMOGLOBINA EM QUALQUER PO2 = PORCENTAGEM 
DE SATURAÇÃO DE HEMOGLOBINA: quantidade de oxigênio fornecido para os tecidos depende 
do número da quantidade de moléculas de hemoglobina disponíveis. 
Curvas de saturação periférica da OXIHEMOGLOBINA = CURVAS DE DISSOCIAÇÃO: 
A forma da curva de saturação da HbO2 reflete as propriedades da hemoglobina e sua afinidade pelo 
oxigênio: A uma PO2 alveolar e arterial normais, 98% da Hb estará ligada ao O2, ou seja, em 
condições normais, a medida em que o sangue passa pelos pulmões, a hemoglobina capta quase a 
máxima quantidade de oxigênio que ela pode transportar. 
Hb responde ao controle alostérico – todos os sítios ligados, quando a PO2 em torno dela está 
reduzida, ela libera o O2. Ela se rearranja e perde afinidade. Para ligar de volta, a PO2 em torno dela 
tem que aumentar. (Pequena redução na PO2 já provoca grande liberação de O2.) 
 
 
 
 
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CURVA DE SATURAÇÃO – SIGNIFICADO FISIOLÓGICO: 
No sangue que deixa os capilares sistêmicos com uma PO2 de 40mmHg a Hb ainda apresenta uma 
saturação de 75%. Para as células metabolicamente ativas, apenas ¼ do oxigênio ligado a Hb é 
liberado. 
O oxigênio que permanece ligado é como um reservatório que as células utilizam quando a demanda 
aumenta. 
O aumento do uso de O2 pelos tecidos metabolicamente ativos a PO2 celular e a hemoglobina 
libera uma quantidade extra de O2 às células. 
Exemplo: Músculo em exercício a PO2 reduz e a % de saturação de Hb cai. Com essa redução, a Hb 
libera um adicional de 40% do oxigênio que é transportado por ela. 
Qualquer fator que mude a conformação da hemoglobina pode afetar a capacidade de ligação ao 
oxigênio. 
• PCO2 e temperatura Ph = REDUZEM A AFINIDADE DE HB PELO OXIGÊNIO E 
DESLOCAM A CURVA DE SATURAÇÃO PARA A DIREITA. 
Quando esses fatores mudam na direção oposta, a afinidade da ligação aumenta e a curva se desloca 
para a esquerda. 
A ligação de oxigênio nos pulmões não é afetada de forma importante, mas o fornecimento de 
oxigênio aos tecidos é afetado e a curva se desloca independente da direção, a mudança é mais 
pronunciada na parte íngreme. 
 Alterações no Ph sanguíneo: esforço máximo que direciona a célula para o metabolismo aeróbio. 
Libera H⁺ para o citoplasma e o LEC. 
 H⁺ Ph = afinidade do O2 pela Hb diminui e a curva de saturação da HbO2 é deslocada paraa 
direita. Então, mais O2 é liberado para o tecido na medida em que o sangue vai ficando mais ácido. 
UM DESLOCAMENTO NA CURVA DE HEMOGLOBINA QUE CAUSA UMA MUDANÇA DE PH É 
CHAMADO DE EFEITO BOHR. 
GRANDES ALTITUDES OU ANEMIA: 
2,3-DPG = composto intermediário da glicólise. Em uma hipoxia crônia – períodos prolongados de 
baixo O2 - ocorre o aumento na produção de 2,3-DPG nos eritrócitos. Esse aumento diminuiu a 
afinidade da HbO2 a curva se desloca para a direita. 
 
O CO2 É TRANPORTADO DE TRÊS MANEIRAS: 
CO2 é um subproduto do metabolismo celular e é potencialmente tóxico se não for excretado. 
PCO2 elevada reduz o Ph causando ACIDOSE. Reduções no PH interferem com as ligações de 
hidrogênio das moléculas e podem desnaturar proteínas. 
O aumento na PCO2 deprime o SNC, podendo levar a confusão, coma... Por isso, o CO2 precisa ser 
removido, sendo a homeostasia do CO2 uma importante função do sistema respiratório. 
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CO2 mais solúvel em fluidos corporais que o O2, mas as células produzem muito mais CO2 que a 
capacidade de solubulização plasmática desse gás. 
DO CO2: 
- 7% É DISSOLVIDO NO PLASMA DO SANGUE VENOSO - 93% PARA OS ERITRÓCITOS (23% se 
liga a Hb = HbCO2 / 70% são convertidos em bicarbonato HCO3⁻). 
CO2 se difunde das células para os capilares sistêmicos e apenas 7% do CO2 permanece dissolvido 
no plasma. 
HCO3⁻ chega ao plasma em troca de Cl⁻. 
Pulmões: 
- CO2 dissolvido se difunde do plasma para os pulmões. 
Pela lei de ação das massas, o CO2 desliga da Hb e se difunde para fora dos eritrócitos. 
A reação do H2CO3 é revertida, trazendo HCO3⁻ de volta aos eritrócitos e convertendo-o a CO2. 
 
ÍONS DE CO2 e HCO3⁻: 
A maior parte do CO2 que chega ao sangue é transportado para os pulmões na forma de HCO3⁻ 
dissolvido no plasma. 
A conversão de CO2 -> HCO3⁻: 
Fornece uma via adicional para o transporte de CO2 das células para os pulmões e faz o HCO3⁻ estar 
disponível para atuar como um tampão para ácidos metabólicos e estabilizando o PH do corpo. 
CO2 vira HCO3⁻ pela presença da AC, enzima que está em altas concentrações nos eritrócitos. 
CO2 dissolvido no plasma se difunde para os eritrócitos onde pode reagir com a H2O pela AC 
formando H2CO3. 
H2CO3 se dissocia rapidamente em H⁺ + HCO3⁻. 
CO2 + H2O = H⁺ + HCO3⁻ / Reação reversível obedece a lei de ação de massas e continua até que o 
equilíbrio seja atingido. 
Para manter a reação ocorrendo, os produtos H⁺ + HCO3⁻ devem ser removidos do citoplasma. 
Se a concentração dos produtos é baixa, a reação não alcança o equilíbrio. 
O CO2 continuará se movimentando do plasma para os eritrócitos que permitem que uma 
quantidade ainda maior de CO2 se difunda dos tecidos para o sangue. 
 
 
 
 
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2 MECANISMOS DIFERENTES REMOVEM O H⁺ LIVRE E O HCO3⁻. 
(mantendo as concentrações dos produtos baixas) 
1) HCO3⁻ deixa o eritrócito por uma proteína antiporte = DESVIO DE CLORETO, que permite a 
troca de HCO3⁻ por Cl⁻. A troca de ânions mantém a neutralidade elétrica da célula. A 
transferência de HCO3⁻ para o plasma torna esse tampão disponível para reações de 
manutenção do PH, neutralizando ácidos produzidos pelo metabolismo. 
2) Remove o H⁺ do citoplasma dos eritrócitos. A Hb dentro do eritrócito atua como um tampão e 
liga o íon H⁺ na reação. O tamponamento de H⁺ pela Hb é um processo importante porque 
impede grandes variações de PH do corpo. 
PCO2 arterial muito elevada, a Hb não consegue neutralizar todos os H⁺ (CO2 + H2O = H⁺ + HCO3⁻) 
Esses H⁺ acumulam no plasma levando a ACIDOSE RESPIRATÓRIA. 
Hb+CO2 = 23% do CO2 no sangue venoso se liga a hemoglobina. Nos tecidos, quando o O2 deixa a 
Hb, o CO2 se liga aos grupamentos amina da Hb, formando CARBAMINOEMOGLOBINA = HbCO2. 
A presença de H⁺ e CO2 facilita a formação da HbCO2 e ambos diminuem a afinidade da Hb pelo O2. 
Quando o sangue venoso atinge os pulmões, os processos que iniciaram nos capilares sistêmicos 
são revertidos. 
PCO2 alveolar é menor do que a do sangue venoso dos capilares pulmonares. 
PCO2 alveolar < PCO2 sangue capilar pulmonar. Então: 
CO2 se difunde do plasma para os alvéolos e a PCO2 plasmática reduz. 
Essa redução permite a difusão dos CO2 dos eritrócitos para o plasma. 
Redução da concentração de CO2 nos eritrócitos modifica o equilíbrio da reação e desloca para 
uma maior produção de CO2: H⁺ + HCO3⁻ = CO2 + H2O. 
H+ é liberado da Hb, HCO3⁻ se move de volta aos eritrócitos pelo transportador Cl⁻HCO3⁻. 
Resultado: CO2 se difunde dos eritrócitos para o plasma e aí para os alvéolos. 
 
 
 
 
 
 
O CO2 produzido no metabolismo aeróbio simultaneamente deixa as células e entra no sangue, se 
dissolvendo no plasma, entra nos eritrócitos, onde 70% é convertida a HCO3⁻ e H⁺. 
ALVÉOLOS CÉLULA (inverso) 
O2 se difunde a favor do gradiente de 
pressão 
Alvéolo – Plasma 
Plasma – Eritrócitos 
Hb se liga ao O2, aumentando a quantidade 
de O2 que pode ser transportado às células. 
 O2 se difunde do plasma para as células 
(PO2 sangue arterial >PO2 celular). 
PO2 plasmática faz a Hb liberar O2, 
fazendo uma quantidade adicional de 
O2 estar disponível para entrar nas 
células. 
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HCO3⁻ de volta ao plasma em troca de Cl⁻ e H⁺ se liga a Hb. Parte do CO2 que entra nos eritrócitos 
se liga diretamente a Hb. Nos pulmões, o CO2 se difunde dos capilares pulmonares para os alvéolos. 
Obstrução das vias aéreas: ventilação alveolar PCO2 = PCO2 arterial H⁺ arterial PH