Trocas gasosas

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10/09/2010
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TROCA E TRANSPORTE
DE GASES
Prof. Osvaldo SampaioProf. Osvaldo Sampaio
UCB UCB -- MedicinaMedicina
Difusão Gasosa
• A troca gasosa é feita por difusão
– Passagem de uma substância de um local de maior 
t ã d t ã lconcentração para um de menor concentração pelo 
movimento aleatório de suas moléculas
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• Pressão gasosa é dada pela pressão que um 
gás exerce contra uma superfície
Pressão Gasosa
gás exerce contra uma superfície.
• Pressão gasosa depende de:
• Concentração gasosa
• Temperaturap
PRESSÃO ATMOSFÉRICA
• Soma das pressões parciais de todos os seus 
gases (lei de dalton)
(Nitrogênio, oxigênio, dióxido de carbono e 
demais gases)
• Pressão Atmosférica 
= 760 mmHg
21% DE O2 =>21% DE O2 
PO2 = 160 mmHg
0,04% DE CO2 =>
PCO2 = 0,3 mmHg
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Pressão Barométrica
• A pressão barométrica decresce a medida que aumenta a 
altitude.
Altitude (m) Pressão Barométrica (mmHg)
0 760
1.000 674
1.524 591
Brasília: 1.171
Rio de Janeiro: 2
São Paulo: 760
2.195 638
3.000 523
4.000 462
6.000 349
9.000 226
Everest: 8.854
La Paz: 3.600
Pressão dos gases dissolvidos
• No gás dissolvido em liquido a sua pressão depende do 
coeficiente de solubilidade do gás (lei de Henry)coeficiente de solubilidade do gás (lei de Henry)
– Algumas moléculas tem atração pela água; enquanto outras 
tem repulsão pela água
Pressão = concentração / coeficiente de solubilidade
– Coeficientes de solubilidade
• Dióxido de carbono = 0,57
• Oxigênio =0,024
• Monóxido de carbono = 0,018
• Nitrogênio = 0,012
• Hélio = 0,008
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Pressão de vapor da Água
• O ar inspirado sendo umidificado nas vias aéreas 
adquirem uma pressão de vapor da água de 47 
mmHg (em temperatura corporal normal)
• Esta umidificação dilui o ar inspirado, que por 
estar em contato com a atmosfera permanece na 
pressão de 760 mmHg
Velocidade de difusão dos gases
• A difusão através de um tecido é proporcional ao 
gradiente de pressão e a área do tecido e inversamente 
proporcional a espessura do tecido; dependendo tambémproporcional a espessura do tecido; dependendo também 
da temperatura, solubilidade e peso molecular (lei de 
Fick)
Velocidade da difusão  (ΔP x A x S x T) / (d x PM)
• Diferença de pressão (ΔP)
• Área da seção transversa do líquido (A)
• Solubilidade do gás no líquido (S)
• Temperatura do liquido (T)
• Distância para a difusão (d)
• Peso molecular do gás (PM)
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Composição do ar alveolar
• Razões para composição diferente entre o ar alveolar e o ar 
atmosférico
– A cada respiração apenas pequena percentagem de ar alveolar éA cada respiração apenas pequena percentagem de ar alveolar é 
trocado como a atmosfera
– O2 constantemente sendo absolvido do alvéolo para a corrente 
sanguínea
– CO2 constantemente eliminado da corrente sanguínea para o 
alvéolo
U idifi ã d b ô i– Umidificação do ar na arvore brônquica
Troca respiratória
• Em cada INSPIRAÇÃO apenas 350 ml de ar chega ao 
pulmão
– (VOLUME CORRENTE - ESPAÇO MORTO)
• A capacidade residual do pulmão é cerca de 2.300 ml de ar
– (VOLUME RESIDUAL + VOLUME DE RESERVA 
EXPIRATÓRIO)
• Portanto, apenas cerca de 1/7 do ar alveolar é renovado a 
cada inspiração
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Pressão de O2 e CO2 alveolar
• A PO2 depende do 
consumo de O2 pelo 2
organismo e da 
ventilação 
• A PCO2 depende da 
d ã d CO dprodução de CO2 e da 
ventilação
Composição do ar expirado
• Depende da composição 
do ar do espaço morto (ar 
fé i idifi d )atmosférico umidificado) 
e da composição do ar 
alveolar
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Membrana respiratória
• Apesar de ser composta 
6 dpor 6 camadas 
diferentes possui uma 
espessura média de 
apenas 0,6 µm; com 
uma área total de cerca 
de 70 m2.
Capacidade de difusão 
da membrana respiratória
• Oxigênio: 21 ml/min/mmHg• Oxigênio: 21 ml/min/mmHg
– Exercício: 65 ml/min/mmHg
• Gás carbônico: 400 – 450 ml/min/mmHg
– Exercício: 1200 – 1300 ml/min/mmHg
O aumento no exercício decorre de abertura de 
capilares e melhora da relação ventilação / perfusão
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Pressões alveolares
• O PROCESSO DE DIFUSÃO DO ALVÉOLO PARA OS CAPILARES 
PULMONARES CESSA QUANDO A PRESSÃO DE OXIGÊNIO E GÁS 
CARBÔNICO NO SANGUE EQÜIVALE A PRESSÃO ALVEOLAR 
CONSTANTE (PO2 = 104 mmHg e PCO2 = 40 mmHg)
Pressões alveolares
• Qualquer alteração na relação ventilação /perfusão 
irá alterar a concentração alveolar de O2 e CO2
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Troca alvéolo capilar de O2
Pressão de O2 no sangue arterial
• Devido a quantidade de sangue que retorna diretamente 
das veias bronquicas (2%) para a átrio esquerdo, o 
sangue proveniente da circulação pulmonar (98%) sofresangue proveniente da circulação pulmonar (98%) sofre 
queda da PO2
• Presença de shunts (defeitos ventilação / perfusão) 
também podem diminuir a PO2
PO2 do sangue arterial = 95 mmHg
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Pressão de O2 nas células
• A PO2 do liquido intersticial é de cerca de 40 
mmHgmmHg
• A PO2 celular varia de 5 – 40 mmHg; sendo em 
média de 23 mmHg; conforme o consumo pela 
célula
Pressão de CO2
• Pressão de CO2 nas células: 46 mmHg
Pressão de CO no liq ido intersticial: 45 mmHg• Pressão de CO2 no liquido intersticial: 45 mmHg
• Pressão de CO2 nos alvéolos: 40 mmHg
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TRANSPORTE DE OXIGÊNIO NO SANGUE
• O oxigênio está presente de 2 formas no sangue:
– dissolvido no plasma (3%)p ( )
– combinado a hemoglobina (97%)
Hemoglobina
• Cada molécula de hemoglobina contém 4 moléculas de 
ferro.
P iti d h l bi li 4 lé l• Permitindo que uma hemoglobina se ligar a 4 moléculas 
de oxigênio de modo frouxo e reversível.
O2 + Hb =====> HBO2
(OXIHEMOGLOBINA)
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SATURAÇÃO DE HEMOGLOBINA
• Percentual de hemoglobina ligada ao oxigênio em 
determinado momento.
• A pressão de oxigênio num vaso depende de sua
SATURAÇÃO DE HEMOGLOBINA
A pressão de oxigênio num vaso depende de sua
porção livre
• A hemoglobina funciona como uma reserva de
oxigênio (sistema tampão para a manutenção da
pressão de oxigênio tecidual)pressão de oxigênio tecidual)
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SATURAÇÃO DE HEMOGLOBINA
• Quanto maior a pressão de oxigênio temos aumento 
da saturação de hemoglobina.
– Sangue “arterial”: PO2 = 95 mmHg Saturação = 97%
– Sangue “venoso”: PO2 = 40 mmHg Saturação = 75%
FATORES QUE ALTERAM A SATURAÇÃO
• pH e PCO2 (Efeito Bohr)
– BAIXO (ÁCIDO): diminui afinidade da hemoglobina com 
oxigênio (CAPILARES TECIDUAIS) – desvio para a direitag ( ) p
– ALTO (BÁSICO): aumenta afinidade da hemoglobina com o 
oxigênio (CAPILARES PULMONARES) – desvio para a 
esquerda
• Uma elevação da ligação de CO2
h l bi lt fcom a hemoglobina altera a forma 
da mesma dificultando a ligação do 
O2; levando a uma diminuição da 
afinidade da hemoglobina com 
oxigênio
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FATORES QUE ALTERAM A SATURAÇÃO
• TEMPERATURA
– AUMENTO: diminui afinidade do oxigênioAUMENTO: diminui afinidade do oxigênio 
com a hemoglobina - deslocamento da curva 
para a direita
FATORES QUE ALTERAM A SATURAÇÃO
• DPG (2,3- difosfoglicerato)
– Liberado em condições de hipóxia causando diminuição 
da afinidade do oxigênio com a hemoglobinada afinidade do oxigênio com a hemoglobina 
(deslocamento da curva para a direita)
– Em condições de grande elevação pode dificultar a 
ligação do oxigênio com a hemoglobina nos próprios 
capilares pulmonares, prejudicando a oxigenação
• É um produto intermediário do
metabolismo anaeróbico das hemácias
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SATURAÇÃO DE HEMOGLOBINA
• P50 = Corresponde a PO2 necessária para a hemoglobina 
ter uma saturação de 50%
N l t d PO d 25 H• Normalmente corresponde a uma PO2 de 25 mmHg
– Quando ocorre diminuiçãoda afinidade (desvio para a direita) o P50 aumenta, 
ou seja, a PO2 necessária para uma saturação de 50% (P50) aumenta
– Quando ocorre aumento da afinidade (desvio para a esquerda) o P50 diminui
TRANSPORTE DE GÁS CARBÔNICO
CO2 + H2O ANIDRASE CARBÔNICA H2CO3
H2CO3 HCO3- + H+
ACIDO CARBÔNICO BICARBONATO
• A anidrase carbônica acelera a velocidade desta reação (cercaA anidrase carbônica acelera a velocidade desta reação (cerca 
de 5.000 vezes)
• Na membrana alvéolo-capilar o CO2 possui uma difusão 20 
vezes maior que o O2; favorecendo a sua liberação para o ar 
alveolar
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• Se o co2 aumenta (nos tecidos) a equação 
desvia para direita.
TRANSPORTE DE GÁS CARBÔNICO
CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+
• Se o co2 diminui (nos pulmões) a equação 
desvia para a esquerda
CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+
• Os íon hidrogênios livres se combinam com a 
hemoglobina; não ocorrendo grande aumento da acidez 
sangüínea
TRANSPORTE DE GÁS CARBÔNICO
sangüínea.
• Ocorre liberação dos íons bicarbonato para o plasma 
sanguíneo através de um proteína trocadora de
cloro-bicarbonato
• Esta reação é responsável
por cerca de 70 % do CO2
transportado no sangue.
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• Cerca de 7 % do co2 é transportado livre
• Cerca de 23 % do co2 se liga na hemoglobina 
TRANSPORTE DE GÁS CARBÔNICO
(carbamino-hemoglobina)
O LOCAL DA LIGAÇÃO É DIFERENTE DO O2
Efeito Haldane
• O oxigênio ao se ligar na hemoglobina 
transforma esta em um ácido mais forte, ,
levando a mesma a liberar CO2 e H+; 
aumentando a PCO2 e liberando CO2 para os 
alvéolos
– Nos tecidos com a liberação de oxigênio ocorre o 
mecanismo inverso; com maior formação demecanismo inverso; com maior formação de 
ligações de CO2 e H+ com a hemoglobina.
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Hipóxia
• Hipóxica: diminuição da pressão de 
oxigênio (altitude DPOC)oxigênio (altitude, DPOC)
• Anêmica
• Estagnante: diminuição do fluxo sangüíneo 
(insuficiência vascular, aterosclerose, ICC)
• Histotóxica: alteração na utilização doHistotóxica: alteração na utilização do 
oxigênio pela célula (ex. cianeto)
Relações PO2 arterial e venoso nas 
hipóxias
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Monóxido de Carbono
• O CO causa uma diminuição na capacidade de 
fixação de O2; por se fixar a hemoglobina ç 2; p g
(carboxiemoglobina) com afinidade 250 vezes 
maior que o O2 pelo núcleo de ferro