Sistema Respiratório - Difusão dos Gases

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A DIFUSÃO DOS 
GASES 
Módulo I 
Tutorial 7 
Tutor Mauro Sérgio V. Machado 
Gustavo Bristot Guimarães 
 
 
► Compreender as Leis dos gases e correlacionar com a fisiologia 
respiratória (comportamento dos gases) 
■ LEI GERAL DOS GASES → P.V = n.R.T 
Em que no corpo podemos considerar o número de mols e a temperatura como uma 
constante, e que removendo-se as constantes, temos que a pressão é o inverso do 
volume (quando um aumenta, o outro diminui) e vice-versa. 
 
■ LEI DE BOYLE → P 1.V1 = P2.V2 em uma temperatura fixa 
É utilizada principalmente em eventos relacionados a ventilação por exemplo na 
inspiração, em que com o aumento do volume da caixa torácica a diminuição do da 
pressão permite a entrada de ar nos pulmões. 
 
■ LEI DE DALTON DAS PRESSÕES PARCIAIS → Pressão parcial do gás = Patm X 
% do gás na atmosfera E Pressão total é a soma das pressões parciais 
É frequentemente aplicada na fisiologia respiratória, dentro dos pulmões por exemplo 
onde ocorre a mistura de gases O2, CO2, N2 e H2O 
OBS: No ar úmido, o vapor de água também faz pressão, e para se corrigir isso, se usa 
a seguinte fórmula: Pressão parcial do gás = (PATM - PH20) X % do gás 
 
■ LEI DE HENRY PARA CONCENTRAÇÃO DOS GASES DISSOLVIDOS → Lida com 
gases dissolvidos em solução, por exemplo o O2 e o CO2 que são dissolvidos no 
sangue, porém para se calcular a concentração gasosa na fase líquida, antes se deve 
calcular a pressão parcial do gás em fase líquida. 
Um ponto importante é que no equilíbrio a pressão parcial de um gás na fase líquida é 
igual a pressão parcial de um gás na fase gasosa. assim, se o ar alveolar possuir um P
O2 de 100 mmHg, o capilar sanguíneo em equilíbrio também terá a PO2 de 100mmHg. 
Concentração do gás dissolvido = Pressão parcial do gás X solubilidade do gás 
no sangue 
A fórmula é usada para calcular a concentração de O2 e CO2 no sangue, não contando 
com os gases dissolvidos na hemoglobina. 
 
■ LEI DE FICK PARA A DIFUSÃO DOS GASES → Usada para medir as taxas de 
difusão simples, que ocorrem por exemplo pro capilar. Taxa de transferência por 
difusão = Área de superfície X força motriz X Coenf. de difusão 
Espessura da barreira de membrana. 
Existem 2 pontos especiais: 
A força motriz para a difusão de um gás é a diferença das pressões parciais do gás 
𝚫P (ex: a PO2 é de 40 mmHg no sangue venoso e 100 mmHg no sangue arterial, 
então a força eletromotriz é de 60 mmHg) 
 
 
O coeficiente de difusão do gás (D) é uma combinação do coeficiente usual de difusão, 
que depende da molécula, e da solubilidade do gás 
 
► Entender a curva de dissociação da hemoglobina 
■ Trata-se de uma curva em forma de S, que representa a quantidade de oxigênio 
preso à hemoglobina em função da pressão parcial do oxigênio (pO2). 
■ A afinidade da hemoglobina pelo gás oxigênio aumenta com o aumento da pressão 
parcial do O2. Por exemplo, nos alvéolos pulmonares, a pressão parcial do O2 é de 104 
mmHg e, nessa pressão, a hemoglobina fica 98% saturada. 
▪ Já nos tecidos, onde a pressão parcial do O2 é da ordem de 40 mmHg, a saturação 
da hemoglobina é de 70%, o que significa que cerca de 28% do gás oxigênio é liberado 
da hemoglobina (para as células dos tecidos). 
▪ Em uma situação de atividade física mais intensa, devido ao grande consumo de 
O2 pelas células, a pressão parcial do oxigênio cai para cerca de 12 mmHg. Nesta 
situação, a saturação da hemoglobina cai para cerca de 8% (veja que quase todo 
oxigênio ligado à hemoglobina solta-se dela e vai para o tecido que está com consumo 
de O2 elevado). 
Abaixo, a curva de dissociação do oxigênio na hemoglobina de um adulto, na 
hemoglobina fetal e na mioglobina (proteína presente nas fibras musculares, 
responsável pelo transporte de oxigênio para a respiração celular). 
■ A mioglobina tem uma afinidade muito maior pelo O2 que a hemoglobina (mesmo em 
baixas pressões parciais, a saturação da mioglobina é muito alta). Isso favorece a 
difusão desse gás do sangue para o tecido muscular. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
► Descrever os fatores que atuam na difusão dos gases que atuam 
através da membrana alvéolo-capilar 
O que é a membrana respiratória → As paredes alveolares são extremamente finas e 
estão envolvidas em uma rede de capilares extensos que graças a esta proximidade 
permite que as trocas gasosas ocorrem através de todas as porções terminais dos 
pulmões, não só através dos alvéolos propriamente ditos. esta superfície de trocas é 
chamada de membrana respiratória e possui diferentes camadas: 
1) Camada de líquido contendo surfactante que reveste o interior alvéolo e reduz a 
tensão superficial do líquido alveolar. 
2) Epitélio alveolar, composto por células epiteliais muito finas. 
3) Membrana basal epitelial. 
4) Espaço intersticial delgado entre o epitélio alveolar e a membrana capilar. (espaço 
entre os dois) 
5) Membrana basal capilar que, em muitos locais, se funde com a membrana basal do 
epitélio alveolar. 
6) Membrana endotelial capilar. 
 
Mesmo com um grande número de camadas, a espessura total da membrana 
respiratória varia entre 0,2 - 0,6 micrômetro, exceto em áreas onde há núcleos 
celulares. 
 
 
 
Os fatores que determinam a rapidez com que um gás irá atravessar a membrana 
respiratória são: 
■ A espessura da membrana. 
▪ Ocasionalmente pode aumentar a espessura da membrana ao adquirir algumas 
doenças pulmonares que causam fibrose nos pulmões ou por exemplo, em decorrência 
de líquido de edema no espaço intersticial da membrana. 
■ A área superficial da membrana. 
▪ Pode ser bastante reduzida em algumas ocasiões. Por exemplo, a remoção de uma 
parte de um pulmão em uma cirurgia ou por conta de um enfisema, doença 
relacionada ao tabagismo, que degrada a parede dos alvéolos, diminuindo o número 
de alvéolos que causa uma menor área de superfície para trocas gasosas. 
■ O coeficiente de difusão do gás na substância da membrana. 
▪ Depende da solubilidade do gás na membrana, sendo o inverso da raiz quadrada do 
peso molecular do gás. A difusão pela membrana respiratória é quase exatamente a 
mesma da difusão do gás na água, sendo assim o CO2 se difunde 20 vezes mais 
rápido que o O2 e o O2 duas vezes mais rápido que o N2. 
■ A diferença de pressão parcial do gás entre os dois lados da membrana. 
▪ É a diferença entre a pressão parcial do gás nos alvéolos e a pressão parcial do gás 
no sangue dos capilares pulmonares (resulta na força motriz) 
► Reconhecer o volume sanguíneo dos pulmões, seu fluxo e distribuição 
■ O volume sanguíneo dos pulmões é cerca de 450 mililitros, por volta de 9% do 
volume total de sangue em todo o sistema circulatório. Aproximadamente 70 mililitros 
desse volume sanguíneo ficam localizados nos capilares pulmonares, e o restante é 
dividido, igualmente, entre as artérias e veias pulmonares. 
▪ Os Pulmões Servem como Reservatório de Sangue → a perda de sangue, pela 
circulação sistêmica, por hemorragia pode ser parcialmente compensada pelo desvio 
automático do sangue dos pulmões para os vasos sistêmicos 
■ O fluxo de sangue pelos pulmões é, essencialmente, igual ao débito cardíaco. Por 
conseguinte, os fatores que controlam o débito cardíaco — sobretudo os fatores 
periféricos — também controlam o fluxo pulmonar. Na maioria das condições, os vasos 
pulmonares atuam como tubos distensíveis que se dilatam com o aumento da pressão 
e se estreitam com a diminuição da pressão. Para que ocorra a aeração adequada do 
sangue, ele deve ser distribuído para os segmentos pulmonares onde os alvéolos estão 
melhor oxigenados. 
Fluxo sanguíneo em diferentes níveis do pulmão de uma pessoa em pé 
em repouso e durante o exercício. Observe que, quando a pessoa está 
em repouso, o fluxo sanguíneo é muito baixo na parte superior dos 
pulmões; a maior parte do fluxo ocorre na parte inferior dos pulmões. 
 
 
 
►Identificar a capacidade de difusão da membrana respiratória 
É expressa em termos quantitativos pela capacidadede difusão da membrana 
respiratória, que equivale a troca de um gás entre os alvéolos e o sangue pulmonar, e é 
definida como o volume de gás que se difundirá através da membrana a cada minuto, 
para a diferença de pressão parcial de 1 mmHg 
■ Capacidade de difusão do oxigênio → Em um homem jovem e sadio, a 
capacidade de difusão do O2 em repouso é de 21 mL/min/mmHg. 
▪ Sendo a diferença de pressão média do O2, através da membrana respiratória 
durante a respiração tranquila e normal de 11 mmHg, se multiplicado essa pressão 
pela capacidade de difusão (11 X 21) é possível chegar a intensidade de utilização de 
O2 pelo corpo em repouso que equivale a 230 mL/min. 
■ Aumento na capacidade de difusão de oxigênio durante o exercício → Durante 
um exercício vigoroso ou outras atividades que aumentem o fluxo de sangue pulmonar, 
a capacidade de difusão do O2 pode chegar até no máximo em torno de 65 
mL/min/mmHg, sendo este o triplo da capacidade normal em repouso. 
→ motivos para o aumento da capacidade: 
■ Abertura de muitos capilares adormecidos até então. 
■ Dilatação extra dos capilares já abertos que aumenta a superfície de contato. 
■ Melhor equiparação entre a ventilação dos alvéolos e a perfusão dos capilares 
alveolares (denominada de: proporção ventilação-perfusão). 
Sendo assim, a oxigenação do sangue aumenta não só pela maior ventilação alveolar, 
mas também pela maior capacidade difusora da membrana respiratória. 
■ Capacidade de difusão do dióxido de carbono → A capacidade de difusão do CO
2 nunca foi medida porque o CO2 se difunde através da membrana respiratória tão 
rapidamente que a Pco2 média no sangue pulmonar não difere muito da Pco 2 nos 
alvéolos (diferença média inferior a 1 mmHg) 
▪ Contudo, medidas da difusão de outros gases indicam que a capacidade de difusão 
varia diretamente com o coeficiente de difusão do gás, sendo assim, como o 
coeficiente de CO 2 é um pouco mais do que 20 vezes a do O2, é esperado que a 
capacidade de difusão do CO2 seja de aproximadamente 400 a 450 mL/min/mmHg 
em repouso e de 1200 a 1300 mL/min/mmHg durante um exercício. 
 
O EFEITO DA PROPORÇÃO VENTILAÇÃO-PERFUSÃO NA CONCENTRAÇÃO DE 
GÁS ALVEOLAR 
→ a proporção ventilação-perfusão é um conceito que foi desenvolvido para entender a 
troca respiratória quando não existe balanceamento entre a ventilação alveolar e o 
fluxo sanguíneo alveolar. 
Mesmo em condições normais, e principalmente em algumas doenças pulmonares, 
algumas áreas dos pulmões são bem ventiladas, porém não recebem quase nenhum 
fluxo sanguíneo, (parte superior dos pulmões quando se está em pé) enquanto outras 
 
 
áreas contam com um excelente fluxo sanguíneo, mas não recebem uma boa 
ventilação (parte inferior do pulmão quando se está em pé) 
Em termos quantitativos a proporção ventilação-perfusão é expressa como VA/Q sendo 
que VA equivale a Ventilação Alveolar e Q equivale a Perfusão (fluxo sanguíneo). 
▪ VA/Q é normal quando, em determinado alvéolo a ventilação alveolar e o fluxo 
sanguíneo estão normal. 
▪ A troca gasosa através da membrana respiratória é quase ideal, a Po2 alveolar fica 
normalmente em 104 mmHg, da mesma maneira a Pco2 alveolar fica normalmente em 
40 mmHg. 
▪ VA/Q é zero quando, em determinado alvéolo a ventilação alveolar é nula, porém 
ainda existe fluxo sanguíneo no alvéolo. 
→ Quando isso ocorre, o ar nos alvéolos entra em equilíbrio com o O2 e o CO2 do 
sangue, já que esses gases se difundem entre o sangue e o ar alveolar. Sendo assim, 
a Po 2 alveolar passa a ser de 40 mmHg e a Pco2 passa a ser de 45 mmHg, existindo 
a pressão parcial normal desses dois gases porém sem nenhuma ventilação. 
▪ VA/Q tende ao infinito quando, em determinado alvéolo a ventilação alveolar é 
normal, porém o fluxo sanguíneo é nulo. 
→ Quando isso ocorre, o ar alveolar fica quase igual ao ar inspirado umidificado, já que 
o ar alveolar não perde O2 para o sangue e não ganha CO2 do sangue. Sendo assim a 
Po 2 do ar alveolar fica em torno de 149 mmHg e a Pco2 fica em torno de 0,3 mmHg 
(valores iguais ao ar umidificado inspirado) ou seja, na proporção zero ou infinito, não 
ocorrem trocas gasosas através da membrana respiratória do alvéolo afetado. 
 
CONCEITO DE “DERIVAÇÃO FISIOLÓGICA” 
→ Quando VA/Q está abaixo do normal, ocorre uma ventilação inadequada para prover 
o oxigênio necessário para o sangue que flui pelos capilares alveolares, sendo assim 
uma fração do sangue venoso que passa pelos capilares não é oxigenada, e essa 
fração recebe o nome de sangue derivado. Além disso, uma pequena quantidade de 
sangue (2% do débito cardíaco) flui pelos vasos brônquicos, em vez de pelos capilares 
alveolares, sendo assim também não é oxigenado e portanto é denominado também de 
sangue derivado. 
A quantidade total de sangue derivado por minuto é denominado de derivação 
fisiológica e é medida em laboratórios clínicos. Logo, quanto maior a derivação 
fisiológica, maior é a quantidade de sangue que não consegue ser oxigenado enquanto 
passa pelos pulmões.