Sistema Respiratório - Transporte de Oxigênio e de Gás Carbônico

Prévia do material em texto

O Transporte do 
Oxigênio e do Gás 
Carbônico 
Módulo I 
Tutorial 8 
Tutor Mauro Sérgio V. Machado 
Gustavo Bristot Guimarães 
 
Objetivos 
■ Conhecer quem foi Hanssenfratz (sua breve biografia); 
■ Correlacionar a coloração da mucosa com a oxigenação sanguínea; 
■ Relacionar o transporte de gases com acidose e alcalose, e as diferenças de Ph no 
sangue; 
■ Entender como ocorre o transporte de O2 e CO2 no organismo; 
■ Correlacionar as alterações de pressão parcial de O2 e CO2 no metabolismo celular; 
■ Definir alcalose e acidose respiratória, e a importância da Hemoglobina e do CO2 como 
tampões na manutenção do pH plasmático; 
■ Explicar a equação de Handerson Hasselbach; 
■ Definir cianose e explicar o mecanismo pelo qual ela acontece; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
■ Hassenfratz 
 
▪ Grande importância política 
▪ Foi preparador no laboratório de Lavoisier 
▪ Professor no curso de metalurgia até se aposentar aos 67 anos 
▪ Nasceu em 1755 e faleceu em 1827 
 
 
■ Transporte de Oxigênio e Dióxido de Carbono no Sangue e nos Líquidos 
Teciduais 
 
▪ Transporte de Oxigênio dos Pulmões para os tecidos corporais → A pressão parcial 
do O2 é sempre responsável pelo movimento, fazendo com que a diferença de pressão 
faça o O2 se difundir dos alvéolos pulmonares para os capilares pulmonares, em 
seguida o O2 é transportado até os capilares teciduais e que ainda pela diferença de 
pressão é difundido para as células adjacentes. 
 
 
▪ Difusão do Oxigênio dos Alvéolos para o sangue capilar pulmonar → A difusão ocorre 
por que nos alvéolos a uma Po2 de 104 mmHg e nos capilares a uma Po2 de 40 
mmHg, ocorrendo assim uma força motriz de 64 mmHg que força a passagem do 
oxigênio para dentro dos capilares, onde irá ocorrer a associação oxigênio-
hemoglobina. 
▪ Captação do Oxigênio pelo Sangue Pulmonar durante o Exercício → Durante um 
exercício intenso, o corpo da pessoa pode precisar de até 20 vezes mais O2, além 
disso devido ao maior débito cardíaco durante o exercício, o sangue fica menos tempo 
dentro dos capilares pulmonares, entretanto devido ao grande fator de segurança da 
difusão do O2 através da membrana pulmonar respiratória, o sangue ainda consegue 
ficar quase saturado mesmo ficando menos da metade do tempo normal dentro do 
pulmão. Motivos para isso: 
□ Durante um exercício a capacidade de difusão do O2 pela membrana triplica; 
□ Sob condições de não exercício o sangue já se torna saturado com O2 quando já 
percorreu 1⁄3 do capilar pulmonar, ou seja ele fica 3 vezes mais tempo no pulmão do 
que é realmente necessário para sua saturação; 
 
 
 
■ Transporte de Oxigênio no Sangue Arterial 
 
 → Cerca de 98% do sangue que entra no átrio esquerdo, proveniente dos pulmões, 
acabaram de passar pelo capilar alveolar e se encontram com uma PO2 de 104 mmHg. 
 → Os outros 2% do sangue vem da aorta, pela circulação brônquica que supre os 
tecidos profundos dos pulmões que não é exposta ao ar pulmonar. Esse fluxo 
sanguíneo (2%) é chamado de fluxo da derivação, e ao se misturar com o sangue do 
capilar pulmonar resulta em um abaixamento da PO2 de 104 mmHg para cerca de 95 
mmHg; 
 
 
■ Difusão do Oxigênio dos capilares periféricos para o líquido tecidual 
 
→ Quando o sangue arterial chega aos tecidos periféricos, sua PO2 nos capilares é de 
95 mmHg, porém no líquido intersticial que banha as células, a PO2 é, em média, de 
40 mmHg, ou seja ainda a uma força motriz que força a passagem do O2 do capilar 
para o líquido intersticial com rapidez, fazendo com que o sangue antes arterial (Po2-
alta- de 104 mmHg) se torne sangue venoso (Po2 - baixa- de 40 mmHg). 
 
▪ O Aumento do Fluxo Sanguíneo Eleva o Po2 do Líquido Intersticial → como haverá 
um maior fluxo sanguíneo pelo tecido, maiores quantidades de O2 serão transportadas 
e difundidas ao líquido intersticial, podendo chegar até um máximo de 95 mmHg se 
igualando ao capilar sanguíneo. Por outro lado, se o fluxo sanguíneo diminuir, a PO2 
do tecido também diminui. 
 
▪ O aumento do Metabolismo Tecidual Diminui a Po2 do Líquido Intersticial → se as 
células usarem mais O2 para o seu metabolismo acima do normal, ocorre a redução da 
PO2 do líquido intersticial, visto que é o líquido intersticial que supre as células a ele 
banhadas com O2 ou seja, a PO2 tecidual é determinada pelo balanço entre: 
□ a intensidade do transporte de O2 para os tecidos no sangue 
□ a intensidade da utilização de O2 pelos tecidos. 
 
■ Difusão do Oxigênio (Capilares/Tecidos) 
→ O gás O2 está SEMPRE sendo usado pelas células, portanto a PO2 intracelular nos 
tecidos periféricos, permanece menor do que a PO2 nos capilares periféricos. Sendo 
assim a PO2 intracelular normalmente varia entre 5 mmHg a 40 mmHg, (em média fica 
em 23 mmHg), sendo que apenas 1 a 3 mmHg de PO2 são necessários para as 
funções intracelular (porém se mantém uma PO2 mais alta por questão de segurança). 
 
 
■ Difusão do Dióxido de Carbono (Tecido/Capilares/Alvéolos) 
→ Quando o O2 é usado pelas células, praticamente, todo ele se torna CO2, o que 
aumenta a Pco2 intracelular. Devido a essa Pco2 elevada das células teciduais, o CO2 
se difunde das células para os capilares e é, então, transportado pelo sangue até os 
pulmões. Nos pulmões, ele se difunde dos capilares pulmonares para os alvéolos, onde 
é expirado. 
 
 
■ Efeito da Intensidade do Metabolismo Tecidual e do Fluxo Sanguíneo Tecidual 
na Pco2 Intersticial 
 
▪ Ponto A - redução do fluxo → com o pouco fluxo de sangue ocorre o aumento da 
quantidade de CO2 no sangue e por consequência o aumento da Pco2 
 
▪ Ponto B - aumento do PCo2 → é causado pelo aumento do metabolismo celular que 
consome muito O2 e por consequência libera muito CO2 
 
▪ Ponto C - diminuição do PCo2 → é causada pela diminuição do metabolismo celular a 
qual consome menos O2 e por consequência acaba liberando menos CO2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
■ O Papel da Hemoglobina no Transporte de O2 
→ Normalmente cerca de 97% do O2 transportado no sangue se encontra combinado 
quimicamente com a hemoglobina nas hemácias. Os outros 3% restante se encontram 
dissolvidos no plasma, assim, sob condições normais, o O2 é transportado para os 
tecidos quase integralmente pela hemoglobina. 
 
▪ Combinação Reversível → A molécula de O2 se combina “frouxamente” e de maneira 
reversível com a porção heme da hemoglobina. Quando a PO2 é alta, como nos 
capilares pulmonares, o O2 se liga à hemoglobina, porém quando a PO2 é baixa, como 
nos capilares teciduais, a ligação é rompida. 
▪ Curva de Dissociação → Representa o aumento progressivo da porcentagem de 
hemoglobina ligada ao O2, a medida que a PO2 do sangue se eleva, que é 
denominado percentual de saturação de hemoglobina. 
□ É possível ver que com a PO2 de 95 mmHg no sangue arterial a saturação se 
encontra em 97%; 
□ No sangue venoso a uma PO2 de 40 mmHg a saturação se encontra em 75%; 
 
▪ Quantidade máxima de combinação Oxigênio-Hemoglobina → em uma pessoa 
normal há cerca de 15 gramas de hemoglobina a cada 100 mL de sangue, e a cada 
grama de hemoglobina é possível se ligar 1,34 mL de O2, portanto a cada 100 mL há 
15 gramas de hemoglobina que se liga a aproximadamente 20 mL de O2. Isso 
normalmente é expresso em 20 volumes percentuais. 
■ Quantidade de Oxigênio Liberada da Hemoglobina Quando o Sangue Arterial 
Sistêmico Flui pelos Tecidos 
→ A quantidade total de O2 ligada à hemoglobina no sangue arterial, que tem 97% de 
saturação, é cerca de 19,4 mL por 100 mL de sangue. Ao passar pelos capilares 
teciduais, essa quantidade é reduzida em média, para 14,4 mL ( PO2m de 40 mmHg, 
hemoglobina 75% saturada). Assim, sob condições normais, cerca de 5 mL de O2 são 
transportados dos pulmões para os tecidos a cada 100 ml de fluxo sanguíneo. 
 
 
 
 
▪ Coeficiente de Utilização → é a quantidade de O2 que rompe a ligação com a 
hemoglobina e atravessa os capilares teciduais. Normalmente fica em torno de 25%mas pode chegar a 75-85% em exercício; 
■ A Hemoglobina “Tampona” a Po2 tecidual 
 
→ Embora seja necessária para o transporte de O2 aos tecidos, a hemoglobina 
também exerce a função de tampão de O2 tecidual, ou seja, a hemoglobina no sangue 
é basicamente responsável por estabilizar a PO2 nos tecidos, mantendo-a quase 
constante. 
 
▪ A Hemoglobina Ajuda a Manter uma Po2 Quase Constante nos Tecidos → se 
baseando na curva de dissociação da oxi-hemoglobina, é possível ver que para a 
hemoglobina liberar os 5 mL de O2 necessária para atividades basais da célula, a PO2 
deve cair para 40 mmHg, portanto, a PO2 tecidual normalmente não pode aumentar 
acima desse nível de 40 mmHg, por que se isso ocorrer a quantidade de O2 
necessitada pela célula não será retirada da hemoglobina. 
 
▪ Efeito Tampão em diferentes altitudes → Ao analisar a curva de dissociação de 
oxigênio-hemoglobina é possível perceber que mesmo havendo uma perca de pressão 
do oxigênio ou ganho de pressão do mesmo, o nível de saturação de oxigênio não se 
altera tanto pois a partir do P50 a curva tende a ser mais horizontalizada. 
 
▪ Equação de Hasselbach → A Equação de Henderson-Hassdelbalch é utilizada para 
calcular o pH de uma solução tampão, a partir do pKa (a constante de dissociação do 
ácido) e de concentrações do equilíbrio ácido-base, do ácido ou base conjugada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/PH
https://pt.wikipedia.org/wiki/Solu%C3%A7%C3%A3o_tamp%C3%A3o
https://pt.wikipedia.org/wiki/PKa
https://pt.wikipedia.org/wiki/Constante_de_acidez
https://pt.wikipedia.org/wiki/Constante_de_acidez
 
■ Fatores que desviam a Curva de Dissociação 
 
 
 
 ▪ Fatores que deslocam a curva para a direita reduzindo o nível de saturação da 
hemoglobina: 
1. A queda do pH do sangue do valor normal 7,4 para 7,2 desloca a curva 
aproximadamente 15% para a direita; 
2. Maior concentração de CO2 (que tem efeito direto no pH); 
3. Aumento da temperatura corporal; 
4. aumento do 2,3-difosfoglicerato (BPG), composto fosfatídico metabolicamente 
importante presente no sangue em diferentes concentrações sob diferentes condições 
metabólicas. (alteração na estrutura molecular da proteína - desnaturação); 
▪ Fatores que deslocam a curva para a esquerda aumentando o nível de saturação da 
hemoglobina: 
1. O aumento do pH do sangue do valor normal de 7,4 para 7,6 deslocando a curva 
cerca de 15% para a esquerda. 
2. Menor concentração de CO2 (que tem efeito direto com o pH) 
3. Diminuição da temperatura corporal 
4. Diminuição do 2,3-difosfoglicerato (BPG). 
 
 
O EFEITO BOHR → é causado pelo desvio da curva de dissociação da oxi 
hemoglobina para a direita, causada pelo aumento de CO2 no sangue que provoca a 
diminuição da saturação da hemoglobina que leva a liberação do O2 do sangue para 
os tecidos. O efeito contrário ocorre nos pulmões, onde a baixa concentração de CO2 
no sangue, provoca um aumento da saturação de O2 - Hemoglobina, responsável por 
auxiliar a ligação oxigênio-hemoglobina no sangue. 
 
■ Transporte de Co2 
→ O gás carbônico possui três formas físico-químicas de ser transportado pelo sangue. 
Com a produção de CO2 ele se difunde pelas células até o capilar mais próximo na 
forma de molécula dissolvida, já que possui uma alta solubilidade em fluidos corporais, 
porém ao entrar no capilar, sofre reações físio-químicas quase instantaneamente que 
facilitam seu transporte pelo capilar até o pulmão, já que sua solubilidade plasmática é 
baixa. Aproximadamente 7% do CO2 se encontra em forma dissolvida no plasma, 23% 
estão associados a hemoglobina e os outros 70% de encontram quimicamente 
modificado na forma de Bicarbonato; 
▪ Formas químicas nas quais é transportado 
□ O TRANSPORTE SOBRE A FORMA DISSOLVIDA → Pequena parte do CO2 é 
transportada sobre a forma de molécula dissolvida no plasma, a quantidade de CO2 
dissolvido no líquido do sangue venoso (com a Pco2 a 45 mmHg) é de cerca de 2,7 mL 
para cada 100mL de sangue, e a quantidade de CO2 dissolvido no plasma do sangue 
arterial (com Pco2 a 40 mmHg) equivale a aproximadamente 2,4 mL para cada 100 mL 
de sangue, ou seja do sangue arterial para o venoso, a um acréscimo de apenas 0,3 
mL de CO2 dissolvido para cada 100 ml de sangue para ser transportado, resultando 
assim em apenas 7% do transporte total de gás carbônico. 
□ O TRANSPORTE SOBRE A FORMA DE CARBAMINOEMOGLOBINA → Assim como 
o O2 o dióxido de carbono transportado no sangue se encontra associado a 
hemoglobina (cerca de 23% ou (no máximo) 1,5 mL a cada 100 mL de sangue ), porém 
diferente do O2 que se liga aos grupos heme, o CO2 se ligando aos grupos terminais 
amina presente na hemoglobina. Quando o O2 é liberado pela hemoglobina nos 
tecidos, a um aumento da afinidade entre a Hb e o CO2 (efeito Bohr) e no pulmão o 
inverso também ocorre, quando o CO2 é liberado pela hemoglobina para o ar alveolar, 
a um aumento da afinidade entre o O2 e a hemoglobina (efeito Haldane). 
 
□ O TRANSPORTE SOBRE FORMA DE BICARBONATO → A maior parte do CO2 no 
sangue é convertido sobre a forma de bicarbonato (HCO3−) e possui duas finalidades 
principais: 
 
1. Fornecer uma via adicional para o transporte do gás carbônico 
2. Fornecer HCO3− para atuar como tampão para os ácidos metabolizados ajudando a 
manter o pH corporal estável. 
A conversão de CO2 para HCO3− ocorre com o auxílio da enzima anidrase carbônica 
presente em grande quantidade nos eritrócitos (hemácias), o CO2 dentro dos capilares 
se difunde-se para os eritrócitos, onde na presença da enzima A.C. reage com a água 
formando Ácido carbônico (H2CO3) que rapidamente se dissocia-se em um íon 
hidrogênio (H+) e um íon bicarbonato (HCO3−) altamente solúvel no plasma até que o 
equilíbrio químico seja atingido. (H2O + CO2 ⇔ H+ + HCO3−). 
■ Curva de Dissociação do Co2 
▪ Efeito Haldane → define-se como o fenômeno onde a hemoglobina tende a perder 
afinidade pelo gás carbônico quando há alta concentração de oxigênio no sangue (e 
vice-versa). Este efeito é mais bem observado nos tecidos alveolares, onde há a troca 
de gases e, portanto, o suprimento de oxigênio é renovado. 
 
 
■ Cianose 
→ É causada pela insuficiência respiratória que leva a um aumento no número de 
hemoglobinas desoxigenadas (que possui uma cor azul-púrpura escura) nos vasos 
sanguíneos cutâneos (capilares). No frio, pelo fato de as extremidades estarem mais 
frias, ocorre um desvio para a Esquerda na curva de dissociação da oxi-hemoglobina, 
diminuindo a liberação de O2 para o tecido, mas mantendo a captação de CO2 no 
sangue, deixando o sangue rico em CO2 que é mais arroxeado, provocando a cianose. 
 
 
 
ACIDOSE RESPIRATÓRIA CAUSADA PELA HIPOVENTILAÇÃO → (Diminuição da 
frequência respiratória) - Se uma pessoa hipoventila (por conta de uma doença 
pulmonar obstrutiva crônica por exemplo) não haverá a eliminação adequada do CO2 
aumentando a Pco2 plasmática, alterando o equilíbrio da reação no sentido de produzir 
mais ácido carbônico (para a direita), que se dissocia formando H+ aumentando o pH 
sanguíneo, causando uma acidose respiratória; 
ALCALOSE RESPIRATÓRIA CAUSADA PELA HIPERVENTILAÇÃO → (Aumento da 
frequência respiratória) - Com a hiperventilação não acompanhada de um maior 
metabolismo celular (causada por exemplo por uma crise de ansiedade), uma pessoa 
passa a eliminar o CO2 mais rapidamente do que o corpo produz, consequentemente 
diminuindo a Pco2 plasmática, deslocando assim a reação no sentido para a produção 
dos reagentes (para a esquerda) onde há o consumo de H+ diminuindo assim o pH 
sanguíneo, causando uma alcalose respiratória.