TROCAS GASOSAS aula 3

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TROCAS GASOSAS – AULA 3 
Inicialmente, devemos pensar na importância das trocas gasosas, na 
fosforilação oxidativa, o oxigênio como parte final na formação do ATP, a 
formação do gás carbônico no Ciclo de Krebs. 
A composição das misturas gasosas no ar ambiente: 
• Nitrogênio: 79% 
• Oxigênio: 21% 
• Gás carbônico: 0,04% 
A lei de Dalton vai postular que embora o ar atmosférico seja uma mistura, 
a pressão de cada gás é individualizada, então a contribuição de cada gás para 
o sistema é separada, então eu posso estudar somente a pressão do oxigênio e 
a pressão do nitrogênio não muda, o mesmo acontece com os demais. Então se 
fala em pressão parcial dos gases. 
Então eles pegaram a nível do mar uma pressão atmosférica de -
760mmHg, a pressão parcial do O2 no ar atmosférico vai ser de 21% de 760 que 
dá aproximadamente 160mmHg, mesmo pensamento com o CO2 que vai 
resultar em 0,3mmHg. Essa vão ser as pressões parciais de cada gás. 
Em uma visão geral do sistema das trocas gasosas, pensamos na 
circulação sistêmica e na pulmonar, em que o O2 é obtido a partir da respiração, 
chega no alvéolo, vai para o sangue arterial, do coração esquerdo vai para 
circulação, nos capilares tem a troca por difusão, o O2 sai do sangue e vai para 
o tecido, o CO2 produzido também vai para o sangue por difusão, chega ao 
coração o e volta pros pulmões. Uma visão simplista do sistema circulatório. 
Vamos imaginar a pressão atmosférica de O2= 160mmHG, e CO2= 
0,3mmHg. A respiração é um processo que a mesma via de entrada é a vida de 
saída, então a gente tem uma mistura dos gases que já foram trocados com 
aqueles que estão entrando, então se entrasse pela via de entrada e tivesse uma 
via de saída por aqui a pressão de 02 e CO2 na via respiratória seria igual a do 
ambiente, mas como a entrada é igual a saída acaba tendo uma mistura de 
maneira que no alvéolo eu tenho uma pressão do O2 de 104mmHg, valor medido 
de pressão intralveolar, e pC02 de 40mmHg. Temos um capilar alveolar que 
passa por aqui, temos um sangue venoso com p02 de 40 e pC02 de 46. Chegou 
ao capilar alveolar por diferença concentração, obviamente de pressão, tem-se 
difusão do 02 do lugar mais concentrado para menos concentrado, o CO2 da 
mesma forma, a troca gasosa ocorre por difusão simples. Sendo que no final 
temos o sangue arterial com pO2 de 100mmHg e pCO2 de 40mmHg, que vai 
permitir a troca gasosa com os tecidos. 
 
OBS: imagem esquemática, considerem os valores que ele passou. 
Para que essa difusão ocorra há de considerar as leis que regem essa 
difusão, uma nelas é a equação de Einstein-Stokes, que fala da constante de 
difusão: 
K= constante de Boltzmann’s, que é um valor constante, diretamente 
proporcional a temperatura (T), inversamente proporcional a 6𝜋𝑟 que é raio da 
molécula vezes a viscosidade do meio. 
E a velocidade de difusão é: 
É a constante de difusão (D), vezes a área de troca (A), vezes a diferença 
de concentração entre os dois meios dividido pela espessura do tecido. Então é 
proporcional a área do tecido, ao gradiente de pressão parcial e ao coeficiente 
de difusão e inversamente proporcional a espessura do tecido. 
A área de troca pulmonar é de 75 a 100m2, aproximadamente a área 
dessa sala é nossa área de troca gasosa. Enquanto que a espessura é de 0,2 a 
0,5µm, então vai de 2000 a 5000 vezes mais fino que um 1mm, mais delgado. E 
o transporte se dá pela membrana alvéolo capilar, que é de 0,1 a a 1,5µm, 1,5µm 
já uma fibrose cística, pois já é um valor muito alto. Aqui temos a questão que 
mencionei na aula de trocas gasosas, a membrana é muito delgada para que se 
permita a passagem do ar, lembrando que delta X é a espessura da membrana. 
Situações clínicas: 
a) Pulmão normal: p02 normal no alvéolo, 104mmHg, p02 normal no 
sangue arterial de 100mmHg. 
b) Enfisema pulmonar: tem destruição alveolar que leva a redução da 
área de troca gasosa, então pensando na fórmula, tem redução da 
área. E ainda há mais um problema nessa condição, tem o 
aprisionamento de ar, o ar dentro dos pulmões se torna velho, com 
isso o delta C diminui, pois a diferença de concentração ficou menor, 
o que acontece é que o indivíduo vai sofrer hipóxia, causada porque 
estamos simplesmente obedecendo nossa fórmula da velocidade de 
difusão. 
c) Fibrose cística: acontece um espessamento da membrana alveolar, 
nesse caso tem pO2 normal no alvéolo, mas baixa no sangue, mas 
meu delta X está aumentado, tem como isso a redução da velocidade 
de difusão (J) e o indivíduo sofre hipóxia. 
d) Edema pulmonar: tem água no espaço intersticial, então aumenta a 
distância da troca gasosa, há aumento do delta X, a espessura não vai 
ser mais a membrana, mas sim a distância da passagem de um líquido 
qualquer, com isso tem pO2 menor no capilar. Nesse caso, a pCO2 
pode ser normal devido o aumento da solubilidade do CO2. 
A velocidade de difusão ela varia com o quadrado da distância, se você 
aumenta a distância duas vezes, o tempo de difusão aumenta 4 vezes, se 
aumenta a distância 10x, a tempo aumenta 100x. Então, se você tem 0,1µm e 
demora 2 segundos, se aumentar para 1µm, aumentou 10x, o tempo vai 
aumentar 100x, e demorar 200s. 
(OBS: inicialmente ele disse que a velocidade aumentava ao quadrado 
com o aumento da distância, depois alguém questionou e ele disse que a 
velocidade diminui ao quadrado e o tempo aumenta ao quadrado) 
Então quer dizer que o aumento da distância se torna catastrófico, porque 
200s, vejam que ai a distância aumentou só 10x, mas 200s já são 3 minutos e 
meio e demorava 2 segundos, se isso aumentar mais vai demorar horas para 
difusão acontecer, isso explica porque o indivíduo sofre um infarto agudo do 
miocárdio, a consequência do infarto está totalmente relacionada com a difusão 
de gás. Eu tenho um capilar indo para o coração, que tem que ser capilarizado, 
tem um capilar que tem que oxigenar determinada parte, para o oxigênio chegar 
até aqui demora 20s, se a artéria entupir e a única fonte for essa outra, para ele 
chegar aqui vai demorar 8h, com isso vai parar, então a questão da variação da 
velocidade com o quadrado da distância é muito relevante, quando a gente tem 
troca gasosa basicamente e respiração tecidual. Vocês vão ver tabelas por ai, 
que se aumentar 1cm tem 12h para o gás chegar, enquanto que 1mm é 0,1s. 
e) Asma: tem aumento da resistência da via aérea, tem o brônquio 
contraído, nesse caso a pO2 no alvéolo se torna baixa, tem redução 
do delta C, se a pressão de 104 estiver 80 ou 70 reduz a velocidade 
de difusão. 
Então observando a fórmula a gente consegue avaliar essas questões 
relacionadas com a hipóxia tecidual e a própria oxigenação do tecido. 
 
➢ Transporte de oxigênio 
Para transportar o oxigênio temos um problema, pois é uma molécula 
apolar, na verdade isso não é um problema, pois a apolaridade permite que ele 
seja altamente permeável as membranas, então para atravessar membrana é 
bom, só que traz um problema pois o meio de transporte é no sangue, é líquido, 
e se é apolar tem baixíssima solubilidade plasmática, é 20x menos do que o CO2 
que também é apolar. A prova disso é que nas bebidas é gás carbônico, é muito 
mais fácil pegar O2 da atmosfera por ser mais abundante, mas não tem como 
por na garrafa, pois não solubiliza, já o gás carbônico solubiliza um pouco mais, 
mesmo que ainda seja pouco. 
Devido essa baixa solubilidade ele não é transportado facilmente pelo 
plasma, para que o transporte ocorra tem que se associar com uma proteína, 
que vai ser a hemoglobina, 95% do O2 vai ser transportado como 
oxihemoglobina. Pois isso os indivíduos anêmicos sofrem com hipóxia, mesmo 
que a respiração esteja normal, pois nãoconsegue enviar O2 dentro dos vasos, 
porque precisa da hemoglobina para transportar. 
Vamos ter moléculas de Hb, a H no humano adulto, tem duas cadeias alfa 
e duas cadeias beta, cada cadeia tem um átomo de ferro, que é local de ligação 
da molécula de O2, significa que cada Hb transporta até quatro O2. Para fazer 
Hb precisamos de ferro, então as anemias ferroprivas ou perniciosa (deficiência 
de vitamina B12 – absorve ferro, folato), vão trazer consequências. 
No caso da formação da oxiHb você tem o O2 alveolar que solubiliza no 
plasma, há uma solubilidade de 5%, a medida que a solubilidade aumenta a 
presença do O2 se torna inviável, pela alteração de concentração plasmática ela 
atravessa a membrana da hemácia e lá se associa com a Hb, quando isso 
acontece a pressão de 02 plasmático cai e isso atrai mais oxigênio para o 
alvéolo. É uma situação que acontece em até três etapas, o oxigênio sai do 
alvéolo vai para o vaso, no vaso vai para dentro da hemácia, na hemácia se 
associa com a Hb. Essas alterações de concentração vão acontecendo em 
etapas de forma que sempre tem a difusão. 
Esse processo de troca gasosas é extremamente eficiente, aqui 
observamos um gráfico de tempo e variação de pressão, pressão varia de 
40mmHg até 100. Uma hemácia em um indivíduo em repouso vai demorar cerca 
de 0,75s para atravessar o capilar alveolar, em 0,25s ela já está completamente 
saturada de O2, ou seja, no primeiro 1/3 da passagem já houve uma oxigenação 
completa do sangue. Essa eficiência do sistema serve para situações em que 
quando o fluxo for mais rápido, em uma atividade física o sangue está passando 
com maior velocidade, se é 0,25s e está passando 3x mais rápido, ai vai ser 
suficiente para oxigenar o montante de sangue. 
 
Chegou no capilar sistêmico há o processo inverso, tenho uma célula 
que tem baixa p02, o O2 diluído no plasma vai passar para os tecidos, trata-se 
da circulação capilar, em que se tem pressões capilar que faz com que a água 
saia do vaso, a água tem uma quantidade de O2 solubilizado, banha os tecidos 
depois essa água volta para o capilar, e ainda sobra um pouco de água que vai 
para o capilar. Então eu tenho o O2 que vai pro tecido, diminui a pressão de O2 
no plasma. De todo modo tem a mesma coisa, você tem um alvéolo, depois 
solubiliza, entra na hemácia, se liga a Hb, é transportado, chega no tecido, o 02 
dissolvido no plasma vai para o tecido e Hb segue sozinha no plasma. 
Como a Hb carrega até 4 moléculas de O2, se ele tiver 4 moléculas ela 
está com saturação de 100%, está saturada, se tem menos de quatro oxigênios 
está insaturada. Posso ter Hb com 0, 1, 2, 3 ou 4 moléculas O2. Numa p02 de 
100mmHg a saturação da Hb é de 98,5%, próximo de 100%, numa p02 de 
40mmHg tem 5% de saturação, observa-se que isso não é uma progressão 
aritmética. Lembrando que saturação e pressão são coisas diferentes. 
Temos um sigmoide que é a curva de dissociação da Hb, é uma curva 
de afinidade, no y tem a saturação e no x tem a pO2, o tracejado mostra a faixa 
normal de variação, O2 varia de 40 a 100 em um indivíduo saudável, e a 
saturação da Hb vai de 75% a 100%, no sangue venoso e arterial, 
respectivamente. 
A afinidade da Hb pelo O2 é variável, depende da p02 externa, com uma 
pO2 alta a afinidade é alta, pega os 4 oxigênios e não solta, se ela se depara 
com uma situação que pO2 é baixa, ela perde a afinidade pelo oxigênio e solta. 
O que é altamente eficiente porque imagina o sangue passando em um tecido 
que está lotado de O2, para que vai soltar? Ai não solta, ela aumenta a 
afinidade. No caso de passar em um local com pO2 é baixa, ela perde a 
afinidade e libera. 
Temos uma coisa mágica, como o metabolismo tecidual do nosso corpo 
é variável, eu tenho a liberação de O2 para os tecidos de forma individualizada, 
se estou correndo e o sangue estiver passando na minha “tripa”, se não estiver 
precisando de 02 ele não deixa O2 lá, quando esse mesmo sangue chegar no 
meu músculo lá está precisando de 02, então a Hb solta. Então, a liberação de 
oxigênio tecidual não é uniforme, ela é variável de acordo com a demanda 
energética, de acordo com o consumo, tecidos que requerem ou estão 
gastando mais oxigênio vão receber O2, e tem tecido que o sangue passa e 
não deixa nada. Se oferta fosse sempre uniforme por vezes não seria possível 
suprir quando houvesse uma demanda maior. Que reflete nessa curva de 
dissociação da Hb. 
 
Se tem um tecido sofrendo hipóxia, tem um torniquete envolta do meu 
braço, impede a troca gasosa e a pO2 vai só caindo e caindo, se soltar o 
torniquete e o sangue começar a recircular a p02 vai estar muito baixa, então a 
oferta de O2 será máxima. Pensa que a Hb chega a 100% e a pressão está 20, 
ela solta O2 todo. Isso chama-se reperfusão pós-isquemia, todo tecido em 
hipóxia quando recebe a recirculação ele é bombardeado com 02, a quantidade 
é alta demais, obviamente, mas essa oferta elevada gera uma quantidade 
elevada de radicais livres, e esse radicais produzem deterioração tecidual, 
então tem um processo inflamatório gerado no tecido por causa da oferta 
exacerbada de 02. Então é emblemático, porque quando vai ser feita uma 
revascularização do miocárdio, stent, o tecido estava em hipóxia a algum 
tempo, se o sangue recircula, você já pode esperar uma lesão tecidual, o 
mesmo acontece muito com o coração transplantado. Há medidas para 
minimizar essas consequências da reperfusão, que é necessária mas tem 
efeitos maléficos. 
Mas de qualquer maneira temos a variabilidade, de fato se o tecido 
precisou ele recebe oxigênio. E essa curva ela não é fixa tem desvio para 
esquerda e direita, o que podemos observar melhor fixando a p02. Mantendo a 
pressão, eu tenho uma Hb padrão/normal com saturação próxima a 90%. 
▪ Deslocamento para direita: faz com que a Hb perca a afinidade 
pelo O2, então, com mesma pressão de 55mmHg, a afinidade 
agora é 80%. Isso acontece necessariamente quando o tecido 
requer mais O2, então aumenta a dissociação e mais O2 é 
liberado para o tecido. 
▪ Deslocamento para esquerda: com a mesma pressão de 
55mmHg, aumenta a afinidade pela Hb, a saturação agora é de 
100%. Nesse caso o tecido requer menor quantidade de O2. 
Há situações que vão determinar a direção do deslocamento: 
a) Temperatura: quanto maior for a temperatura, mais a curva se 
desloca para direita, pois tecido mais ativo é aquele que aumenta a 
temperatura mais facilmente, a quebra de ATP produz energia que é 
transformada em calor, então quanto mais ATP quebrado mais 
quente o tecido está, se você está consumindo ATP você 
provavelmente está carecendo de O2. Desloca a curva, e tem maior 
oferta de O2. Se você está correndo o músculo está ativo está mais 
aquecido, recebe O2, se está inativo a temperatura é menor e a 
oferta também. 
 
b) Efeito Bohr: quanto menor for o pH, mais a curva se desloca para 
direita, devido o mesmo princípio, tecido ativo tem mais metabolismo 
glicolítico, produz mais ácidos, ácido lático e carbônico, o último 
devido a elevada produção de gás carbônico, que culmina em maior 
produção de ácido. Tecido produzindo mais ácido recebe mais 
oxigênio. Os que produzem menos ácido ia deslocar mais esquerda. 
 
c) Difosfoglicerato: tecidos ativos pelo metabolismo anaeróbico produz 
DPG, que desloca a curva para a direita, e assim, recebe mais O2. O 
que acontece é que o DPG tem afinidade pela Hb do adulto, a Hb 
fetal não tem afinidade pelo DPG, então ela não sofre influência do 
DPG. Quanto maior o metabolismo tem mais deslocamento do 
sangue da mãe e do feto, e como consequência, quando o sangue 
da mãe passa pelo cordão umbilical, a afinidade da Hb fetal pelo 
oxigênio é maior quea da mãe, assim o feto pega o O2 todo para 
ele, rouba o O2 da mãe, devido a um metabolismo aceleradíssimo 
que carece de muito O2. A Hb fetal tem essa característica de maior 
afinidade pelo 02, então desloca a curva para esquerda. 
 
 A Hb é uma proteína de quatro cadeias, quando a pressão de oxigênio é 
baixa essas cadeias estão fechadas, quando vai aumenta a p02, o O2 se liga a 
Hb, então abre-se uma cadeia, o que favorece a abertura da segunda, com 
uma pressão proporcional menor que a usada na primeira a segunda cadeia se 
abre, e assim por diante. Desligada ao 02 está fechada e vai se abrindo a 
medida que os 02 se ligam, até estar completamente aberta, ou seja, saturada. 
 Uma molécula que muda sua conformação, como a Hb, tem a 
capacidade de mudar a absorção luminosa, se você pega a Hb não saturada e 
bate a luz branca ela absorve tudo e reflete azul, se faz isso com a Hb saturada 
e bate luz branca ela absorve tudo e reflete vermelho. Então, como temos a luz 
branca no ambiente, conseguimos distinguir se o sangue está azul ou 
vermelho. Quando se fala que uma pessoa está cianótica, quer dizer que a 
pessoa está azulada, e se está azulado, significa que a Hb perdeu O2, não tem 
mais O2 suficiente para fazer com que Hb capte vermelho. 
 O oxímetro é um equipamento que mede a vermelhidão do sangue, você 
coloca no dedo e através de um orifício sai uma luz vermelha, passa pelo seu 
dedo, e o equipamento capta o que sobra, se você bate a luz vermelha em uma 
superfície vermelha não absorve nada e reflete tudo, identifica vermelho, se 
você bate a luz vermelha em uma cor azul ele absorve tudo e não reflete nada. 
Então ele percebe quão vermelho está o sangue, e assim identifica a saturação 
em porcentagem. Tem oxímetro de pulso também, usado principalmente em 
UTI, no qual você coloca um alarme que dispara quando a saturação está 
baixa. 
➢ Transporte de gás carbônico 
É pouco solúvel em água, embora a solubilidade seja muito maior que a 
do oxigênio, mas ainda assim é pouco solúvel e não poderia ser transportado 
no plasma, então temos: 
- 5% dissolvido no plasma 
- 66% transportado como forma de bicarbonato (principal) 
- 21% associado a Hb 
- 5% dissolvido nas hemácias 
Temos o gás carbônico apolar com solubilidade baixa, formando dois 
compostos iônicos que são muito solúveis em água, pela equação: CO2+H20 
˂-˃ H2CO3˂-˃H+ + HCO3- 
É uma reação espontânea, porém, é acelerada pela anidrase carbônica, 
tanto de um lado como do outro. Obviamente, que a troca gasosa ocorre por 
troca de pressão, tem no sangue uma pC02 de 40mHg, passou pela capilar 
alveolar e torna 46. O CO2 tecidual vai para o plasma por diferença de 
pressão, no plasma na membrana da hemácia, principalmente, tem anidrase 
carbônica, ele é convertido em hidrogênio e bicarbonato, aqui é transportado 
dissolvido, pode estrar na hemácia e se associar com Hb, chegando no alvéolo 
o C02 dissolvido passa para o alvéolo e diminui a concentração de CO2 no 
plasma, o equilíbrio desloca e os dois compostos voltam a formam CO2 para 
que ela vá embora do alvéolo, até que a pressão se equilibre. 
A velocidade de transporte de CO2 é menor que do 02, porque existe a 
conversão dos produtos em gás carbônico. A curva de dissociação do CO2 é 
mais linear, diferente do C02 Não importa as proporções de CO2 as 
proporções de CO2 como bicarbonato, com Hb se mantém.