Sistema Respiratorio
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SISTEMA RESPIRATORIO. Contenido: a. Funciones del aparato respiratorio. b. Procesos que intervienen en el movimiento de
gases entre la atmósfera y los tejidos: c. Mecánica ventilatoria: Ventilación:
Inspiración y espiración. Músculos que participan. d. Difusión a través de las membranas. Ley de
FICK. e. Transporte de los gases en sangre: Curva de
saturación de la hemoglobina con el oxígeno: Concepto de p50, Afinidad,
Desplazamientos de la curva hacia la derecha y hacia la izquierda por cambios
en la pCO2, la temperatura y el pH. |
1. Complete los recuadros con los nombres de cada
estructura del aparato respiratorio, indicando la función principal que cumple.
1. Fosas nasales:
Las fosas nasales son dos cavidades ubicadas en la parte anterior de la
cara, separadas por el tabique nasal. Su función principal es calentar,
humidificar y filtrar el aire que ingresa al cuerpo.
2. Faringe:
La faringe es un tubo muscular que conecta las fosas nasales y la boca con
el esófago y la laringe. Su función principal es transportar el aire y los alimentos hacia
sus respectivos destinos.
3. Laringe:
La laringe es un órgano ubicado en la base de la faringe, conocido
como la "caja de voz". Su función principal es producir la
voz gracias a la vibración de las cuerdas vocales.
4. Tráquea:
La tráquea es un tubo fibroso que conecta la laringe con los bronquios. Su
función principal es transportar el aire hacia los pulmones.
5. Bronquios:
Los bronquios son dos tubos ramificados que se desprenden de la tráquea y
se dirigen a cada pulmón. Su función principal es transportar el aire hacia
los bronquiolos.
6. Bronquiolos:
Los bronquiolos son ramificaciones más pequeñas de los bronquios que
terminan en los alvéolos. Su función principal es transportar el aire hacia
los alvéolos.
7. Alvéolos:
Los alvéolos son pequeños sacos de aire ubicados en los extremos de los
bronquiolos. Su función principal es realizar el intercambio gaseoso,
donde el oxígeno del aire ingresa al torrente sanguíneo y el dióxido de carbono
es eliminado del cuerpo.
8. Pulmones:
Los pulmones son dos órganos esponjosos ubicados en la cavidad torácica. Su
función principal es realizar la respiración, es decir, el
intercambio de oxígeno y dióxido de carbono con el aire.
9. Diafragma:
El diafragma es un músculo grande y delgado que separa la cavidad torácica
de la cavidad abdominal. Su función principal es contraerse y expandirse para impulsar
el aire hacia adentro y afuera de los pulmones.
Completando el diagrama del sistema respiratorio
a) Intercambio de gases entre la sangre y los tejidos:
Este proceso ocurre a nivel de los capilares sanguíneos que
se encuentran en todos los tejidos del cuerpo. El oxígeno (O2) se difunde desde
los capilares hacia las células, mientras que el dióxido de carbono (CO2) se
difunde desde las células hacia los capilares.
b) Transporte de gases por la sangre:
La sangre transporta el oxígeno (O2) y el dióxido de carbono (CO2) a través
de todo el cuerpo. El oxígeno se une a la hemoglobina en los glóbulos
rojos, mientras que el dióxido de carbono se transporta disuelto en el plasma
sanguíneo.
c) Intercambio de gases entre el alveolo y la sangre:
Este proceso ocurre en los alvéolos pulmonares, que son
pequeñas bolsas de aire ubicadas en los extremos de los bronquiolos. El oxígeno
(O2) se difunde desde los alvéolos hacia los capilares sanguíneos que los
rodean, mientras que el dióxido de carbono (CO2) se difunde desde los capilares
hacia los alvéolos.
d) Transporte de gases entre el exterior y los pulmones:
El aire ingresa al cuerpo a través de las fosas
nasales y luego pasa por la faringe, la laringe y la tráquea hasta
llegar a los bronquios. Los bronquios se ramifican en bronquiolos,
que terminan en los alvéolos pulmonares. El aire exhalado sigue el
mismo camino en sentido inverso.
Definición de Ventilación Pulmonar
La ventilación pulmonar es el proceso mecánico por el cual se transporta
aire desde la atmósfera hasta los alvéolos pulmonares y viceversa. Se basa
en la alternancia entre la inspiración (entrada de aire) y la
espiración (salida de aire).
En términos más simples, la ventilación pulmonar es la acción de
"respirar", permitiendo el intercambio de gases esenciales para
el organismo.
Componentes de la ventilación pulmonar:
- Volumen corriente: Cantidad
de aire que entra y sale de los pulmones con cada respiración normal.
- Frecuencia respiratoria: Número
de respiraciones por minuto.
- Volumen minuto: Volumen
total de aire que entra y sale de los pulmones en un minuto.
Función principal:
Permitir el intercambio de gases entre el aire alveolar y la sangre capilar
pulmonar. El oxígeno (O2) del aire pasa a la sangre, mientras que el dióxido de
carbono (CO2) de la sangre pasa al aire.
Importancia:
La ventilación pulmonar es fundamental para la vida, ya que
permite que el cuerpo obtenga el oxígeno necesario para sus funciones vitales y
elimine el dióxido de carbono, un producto de desecho.
Inspiración activa y espiración pasiva
La figura menciona que la inspiración es un
proceso activo y la espiración un proceso pasivo. Esto se refiere a
la participación de los músculos respiratorios en cada fase:
Inspiración:
- Activa: Requiere
la contracción de los músculos respiratorios, principalmente
el diafragma y los intercostales externos.
- Expande la caja torácica,
creando un espacio vacío en los pulmones.
- Disminuye la presión
intrapulmonar, permitiendo que el aire ingrese a los pulmones.
Espiración:
- Pasiva: No
requiere un esfuerzo muscular significativo.
- Ocurre por la relajación
de los músculos inspiratorios y la elasticidad
natural de los pulmones.
- La caja torácica vuelve a
su forma original, aumentando la presión
intrapulmonar.
- El aire es expulsado de
los pulmones.
En resumen, la inspiración requiere un trabajo muscular activo, mientras que la
espiración es un proceso más pasivo que depende principalmente de la
elasticidad pulmonar.
Excepciones:
- Espiración forzada: En
situaciones de esfuerzo o ejercicio intenso, la espiración puede ser un
proceso activo que involucra la contracción de los músculos abdominales
para expulsar el aire con mayor fuerza.
- Alteraciones pulmonares: Ciertas
enfermedades pulmonares pueden afectar la mecánica respiratoria, haciendo
que la espiración sea más difícil o requiera un mayor esfuerzo muscular.
¿Qué músculos participan normalmente en dichos procesos?
Inspiración:
La inspiración es un proceso activo que requiere la contracción de varios
músculos respiratorios:
Músculo principal:
- Diafragma: Es
un músculo grande en forma de domo que separa la cavidad torácica de la
cavidad abdominal. Su contracción aumenta el volumen de la cavidad
torácica, creando un espacio vacío que permite el ingreso de aire a los
pulmones.
Músculos accesorios:
- Intercostales externos: Se
ubican entre las costillas y se contraen para elevar las costillas y expandir
la caja torácica.
- Escalenos: Elevan
las costillas superiores y ayudan a expandir la parte superior del tórax.
- Pectoral menor: Desciende
las costillas y ayuda a expandir la parte inferior del tórax.
- Músculo serrato mayor: Eleva
las costillas y ayuda a expandir la caja torácica.
Espiración:
La espiración es un proceso generalmente pasivo que ocurre principalmente
por la relajación de los músculos inspiratorios y la elasticidad natural de los
pulmones:
Proceso pasivo:
- Relajación del diafragma: El
diafragma vuelve a su posición relajada, reduciendo el volumen de la
cavidad torácica.
- Elasticidad pulmonar: Los
pulmones expulsan el aire de forma natural debido a su elasticidad, que
tiende a volver a su forma original.
Músculos espiratorios (en situaciones de esfuerzo):
- Músculos abdominales: Se
contraen para comprimir la cavidad abdominal y empujar el diafragma hacia
arriba, expulsando el aire con mayor fuerza.
- Intercostales internos: Se
contraen para bajar las costillas y disminuir el volumen de la caja
torácica.
- Músculo oblicuo mayor del
abdomen: Ayuda a comprimir la cavidad abdominal y
expulsar el aire.
Resumen:
- Inspiración: Diafragma
(principal), intercostales externos, escalenos, pectoral menor, serrato
mayor.
- Espiración: Relajación
del diafragma, elasticidad pulmonar (generalmente pasivo). En situaciones
de esfuerzo: músculos abdominales, intercostales internos, oblicuo mayor
del abdomen.
2.
Utilizando la Ley de Dalton calcule la presión parcial de O2 en
la atmósfera, donde la presión atmosférica es de 760mmHg y la fracción es 0,20
(hay 20% de O2).
Px= Pt x fracción del
gas
Cálculo de la Presión Parcial de Oxígeno (O2) en la Atmósfera
Utilizando la Ley de Dalton:
La Ley de Dalton, también conocida como Ley de las Presiones Parciales, establece que
la presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones
parciales de cada uno de los gases componentes.
Fórmula:
Presión parcial de un gas (Px) = Presión total (Pt) x Fracción del gas
(fx)
Datos proporcionados:
- Presión total (Pt) = 760
mmHg
- Fracción de oxígeno (fx)
= 0.20 (20%)
Cálculo:
Presión parcial de O2 (PO2) = 760 mmHg x 0.20
PO2 = 152 mmHg
Interpretación:
En la atmósfera, con una presión total de 760 mmHg y una fracción de oxígeno del 20%,
la presión parcial de oxígeno (PO2) es de 152 mmHg. Esto significa que el
oxígeno ejerce una presión de 152 mmHg dentro de la mezcla gaseosa que compone
la atmósfera.
Ejemplo:
Imagina que la atmósfera es como un recipiente grande lleno de diferentes
tipos de gases, cada uno con su propia presión. La presión total de la atmósfera es
la suma de las presiones de todos estos gases individuales. En este caso, el
oxígeno representa el 20% de la mezcla, por lo que su presión parcial es el 20%
de la presión total.
Importancia:
La presión parcial de oxígeno es un parámetro importante en fisiología, ya
que influye en la cantidad de oxígeno que se difunde desde los alvéolos
pulmonares a la sangre. Una presión parcial de oxígeno adecuada es crucial para
el correcto funcionamiento del organismo.
3.
Si una persona va a la montaña, donde la presión atmosférica es menor
(500mmHg), ¿Qué pasará con la presión parcial de O2? ¿Qué
consecuencias tendrá para el organismo?
·
Efecto de la altitud sobre la presión parcial de O2 y sus
consecuencias
·
Disminución de la presión parcial de O2 en la altitud:
Cuando una persona asciende a una montaña, la presión
atmosférica disminuye. A mayor altitud, menor es la presión que ejerce la
atmósfera sobre nuestro cuerpo.
Cálculo de la presión parcial de O2 en la montaña:
- Presión total (Pt) = 500
mmHg
- Fracción de oxígeno (fx)
= 0.20 (20%)
PO2 = 500 mmHg x 0.20
PO2 = 100 mmHg
Interpretación:
En la montaña, con una presión atmosférica de 500 mmHg y una fracción de oxígeno del
20%, la presión parcial de oxígeno (PO2) es de 100 mmHg. Esto significa que, a
pesar de que la concentración de oxígeno en el aire sigue siendo del 20%, la
presión que este ejerce sobre los pulmones es menor.
·
Consecuencias para el organismo:
La disminución de la presión parcial de oxígeno a grandes alturas puede
tener diversas consecuencias para el organismo, principalmente
relacionadas con la hipoxia, es decir, la deficiencia de oxígeno en
los tejidos:
- Mal de altura: Síntomas
como dolor de cabeza, náuseas, mareos, fatiga y dificultad para respirar.
- Disminución del
rendimiento físico: Reducción de la capacidad de
ejercicio y la resistencia muscular.
- Alteraciones cognitivas: Dificultad
para concentrarse, tomar decisiones y recordar información.
- Edema pulmonar de altura: Acumulación
de líquido en los pulmones, lo que puede ser grave e incluso mortal.
Aclimatación a la altitud:
El cuerpo humano tiene la capacidad de aclimatarse a la
altitud, es decir, de adaptarse a la menor presión de oxígeno. Este proceso
implica:
- Aumento de la producción
de glóbulos rojos: Los glóbulos rojos transportan
el oxígeno en la sangre, por lo que su aumento permite transportar más
oxígeno a pesar de la menor presión parcial.
- Hiperventilación: El
cuerpo aumenta la frecuencia y profundidad de la respiración para ingresar
más aire a los pulmones y compensar la menor presión de oxígeno.
- Aumento de la
vascularización pulmonar: Se crean
nuevos vasos sanguíneos en los pulmones para mejorar el intercambio de
gases entre el aire y la sangre.
4.
Enumere los factores que determinan el flujo de gases a través de la
membrana alveolo-capilar. Realice un esquema de la membrana y marque los
factores en él: Ley de Fick.
·
Factores que determinan el flujo de gases a través de la membrana
alveolo-capilar:
El flujo de gases a través de la membrana
alveolo-capilar, que separa los alvéolos pulmonares de los capilares sanguíneos, está
determinado por la Ley de Fick. Esta ley establece que el flujo de
un gas es directamente proporcional a la diferencia de presión entre
ambos lados de la membrana y al área de la superficie de intercambio e
inversamente proporcional al espesor de la membrana.
Fórmula:
J = D * A * ΔP / l
- J: Flujo
de gas (ml/min)
- D: Coeficiente
de difusión del gas (ml/min·mmHg·cm²)
- A: Área
de la superficie de intercambio (cm²)
- ΔP: Diferencia
de presión del gas (mmHg)
- l: Espesor
de la membrana (cm)
Esquema de la membrana alveolo-capilar:
Leyenda:
- Alvéolo pulmonar: Espacio
aéreo donde se realiza el intercambio de gases.
- Membrana alveolo-capilar: Barrera
fina y permeable que separa el alvéolo del capilar sanguíneo.
- Capilar sanguíneo: Vaso
sanguíneo delgado donde circula la sangre.
- Oxígeno (O2): Gas
que difunde desde el alvéolo hacia la sangre.
- Dióxido de carbono (CO2): Gas
que difunde desde la sangre hacia el alvéolo.
- Diferencia de presión
(ΔP): Diferencia de presión de O2 entre el
alvéolo y la sangre.
- Área de superficie de
intercambio (A): Superficie de la membrana donde se produce
el intercambio de gases.
- Espesor de la membrana
(l): Grosor de la membrana alveolo-capilar.
Factores que influyen en el flujo de gases:
Diferencia de presión (ΔP): La mayor
diferencia de presión entre el alvéolo y la sangre, mayor será el flujo de
gases
Si los gases se mueven a favor de su gradiente de Presión, ¿Qué tipo de
trasporte a través de la membrana es?
Transporte a través de la membrana a favor del gradiente de presión:
Si los gases se mueven a favor de su gradiente de presión, el
tipo de transporte a través de la membrana que se produce es la difusión
simple.
Difusión simple:
- Es un proceso pasivo que
no requiere energía adicional.
- Los gases se mueven de
una zona de mayor concentración a
una zona de menor concentración.
- La membrana no
necesita poseer transportadores específicos.
- Ejemplos: Intercambio
de gases en los alvéolos pulmonares, paso de oxígeno a las células a
través de los capilares sanguíneos.
Importancia:
La difusión simple es un mecanismo esencial para el intercambio de gases en
el organismo, permitiendo la entrada de oxígeno y la eliminación de dióxido de carbono.
6.
¿Qué patología conoce que puede alterar la difusión de los gases en los
alvéolos?
Patología que altera la difusión de gases en los alvéolos
Una patología que puede alterar la difusión de gases en los alvéolos es
el síndrome de distrés respiratorio agudo (SDRA).
SDRA:
- Se caracteriza por
una inflamación grave de los alvéolos, lo
que dificulta el paso de gases entre el aire y la sangre.
- Los síntomas incluyen
dificultad para respirar, respiración rápida y
superficial, y coloración azulada de la piel.
- Puede ser causado por
diversas enfermedades, como infecciones pulmonares,
traumatismos torácicos y sepsis.
Mecanismos de alteración:
- Engrosamiento de la
membrana alveolo-capilar: La
inflamación aumenta el grosor de la membrana, dificultando la difusión de
gases.
- Acumulación de líquido en
los alvéolos: El líquido reduce el espacio aéreo
disponible para el intercambio de gases.
- Daño en las células
alveolares: Las células dañadas no pueden funcionar
correctamente para el intercambio de gases.
7.
Investigue que es el enfisema y su asociación con el tabaco. ¿Qué ocurre
con la superficie de la membrana en dicha enfermedad? ¿Qué consecuencia genera
en la hematosis?
Enfisema pulmonar y su relación con el tabaquismo
Enfisema pulmonar:
- Enfermedad pulmonar
crónica que se caracteriza por la destrucción de
los alvéolos pulmonares y las paredes de los bronquiolos.
- Causa principal: exposición
prolongada a sustancias nocivas, principalmente el humo del
tabaco.
- Síntomas: dificultad
para respirar, tos crónica, fatiga y sibilancias.
Asociación con el tabaquismo:
El humo del tabaco contiene sustancias tóxicas que
dañan los alvéolos y las paredes bronquiales. Con el tiempo, este daño conduce
a la destrucción de estos tejidos y al desarrollo del enfisema.
Alteración de la superficie de la membrana:
- Destrucción de alvéolos: Disminuye
la superficie de intercambio gaseoso.
- Agrandamiento de los
alvéolos: Dificulta la difusión de gases.
- Pérdida de elasticidad
pulmonar: Dificulta la exhalación completa del aire.
Consecuencias en la hematosis:
- Disminución de la
transferencia de oxígeno: El oxígeno
no se difunde eficientemente desde el aire hacia la sangre.
- Aumento de la cantidad de
dióxido de carbono en la sangre: El dióxido
de carbono no se elimina adecuadamente de la sangre.
- Insuficiencia
respiratoria: Dificultad para obtener suficiente oxígeno
y eliminar el dióxido de carbono.
Prevención:
La principal medida de prevención del enfisema es dejar de
fumar. Otras medidas incluyen evitar la exposición a otros contaminantes del
aire y realizar ejercicio físico regularmente.
En resumen:
- La difusión simple es el
transporte de gases a favor de su gradiente de presión, sin
requerir energía.
- El SDRA altera la
difusión de gases por inflamación y daño alveolar.
- El enfisema es una
enfermedad pulmonar crónica causada principalmente por el
tabaquismo.
- El enfisema destruye
alvéolos y altera la membrana alveolo-capilar, dificultando
la hematosis.
- Dejar de fumar es
esencial para prevenir el enfisema.
8.
¿Qué fundamento tiene ponerle una mascarilla de O2 (que ofrece mayor
presión que la atmosférica) a un paciente con enfisema? ¿Qué parámetro de
la ley de Fick estaría alterado y cual otro trataríamos de
mejorar para compensarlo?
Fundamento del uso de mascarilla de oxígeno en pacientes con enfisema
La administración de oxígeno a través de una mascarilla a un paciente con
enfisema se basa en compensar las alteraciones en la difusión de gases causadas
por esta enfermedad.
Fundamento:
- El enfisema pulmonar se
caracteriza por la destrucción de
alvéolos y la pérdida de elasticidad pulmonar, lo
que dificulta la difusión de oxígeno desde el aire a la sangre.
- La mascarilla de oxígeno
proporciona oxígeno a mayor presión que
la atmosférica, lo que aumenta la diferencia de presión parcial de
oxígeno (ΔPO2) entre el aire inspirado y la sangre.
- Según la Ley
de Fick, el flujo de gases es directamente proporcional
a la ΔPO2. Al aumentar la ΔPO2, se favorece la difusión de oxígeno desde
el aire alveolar hacia la sangre.
Parámetro de la Ley de Fick alterado:
En el enfisema, el principal parámetro alterado de la Ley de Fick es la superficie
de intercambio gaseoso (A). La destrucción de alvéolos reduce
significativamente la superficie disponible para el intercambio de gases.
Parámetro a mejorar:
El uso de la mascarilla de oxígeno no modifica la superficie de intercambio
gaseoso (A), pero compensa su disminución al aumentar la ΔPO2. De esta
manera, se mejora la eficiencia de la difusión de oxígeno a
pesar de la alteración estructural de los alvéolos.
Beneficios del uso de mascarilla de oxígeno:
- Aumento de la presión
parcial de oxígeno en sangre (PO2): Mejora la
oxigenación de los tejidos y reduce la hipoxemia.
- Disminución de la disnea
(dificultad para respirar): El paciente
respira con mayor facilidad y se siente menos fatigado.
- Mejora de la calidad de
vida: Permite al paciente realizar actividades
cotidianas con mayor comodidad y reduce la necesidad de hospitalización.
Es importante destacar que el uso de mascarilla de oxígeno debe ser
prescrito y supervisado por un médico. La cantidad de
oxígeno administrada debe ajustarse a las necesidades específicas de cada
paciente.
En resumen:
- La mascarilla de oxígeno
aumenta la ΔPO2, compensando la reducción de la superficie
de intercambio gaseoso en el enfisema.
- El uso de la mascarilla
mejora la oxigenación, reduce la disnea y aumenta la
calidad de vida del paciente.
- La administración de
oxígeno debe ser prescrita y supervisada por un médico.
Curva de saturación de hemoglobina normal con O2
Imagine una curva de forma sigmoidea con las siguientes
características:
Eje X (PO2): Representa la presión parcial de oxígeno (en mmHg).
Normalmente oscila entre 0 y 150 mmHg.
Eje Y (Saturación de Hb): Representa el
porcentaje de hemoglobina (Hb) saturada con oxígeno (%HbSat). Normalmente
oscila entre 0% y 100%.
Puntos clave:
- a) PO2 arterial normal: este
punto representa la presión parcial normal de oxígeno en la sangre
arterial. Suele rondar los 100 mmHg . Marque este punto
en la curva, aproximadamente en el medio de la parte ascendente de la
curva, correspondiente a una saturación de Hb de alrededor del 97%.
- b) PO2 venosa
normal: Este punto representa la presión parcial normal
de oxígeno en la sangre venosa. Suele rondar los 40 mmHg .
Marque este punto en la curva, aproximadamente en el medio de la porción
de meseta de la curva, correspondiente a una saturación de Hb de alrededor
del 75%.
Explicación:
- Sangre arterial: La
sangre arterial transporta sangre rica en oxígeno desde el corazón a los
tejidos. A medida que el oxígeno se difunde desde la sangre hacia las
células, la PO2 disminuye. La PO2 normal de la sangre arterial (100 mmHg)
refleja el alto nivel de oxígeno disponible para llegar a los tejidos.
- Sangre venosa: la
sangre venosa transporta sangre sin oxígeno desde los tejidos de regreso
al corazón. Una vez que se ha liberado oxígeno a las células, la PO2 en la
sangre venosa es más baja (alrededor de 40 mmHg). La PO2 normal de la
sangre venosa refleja la cantidad de oxígeno que han extraído los tejidos.
Importancia de la curva:
La curva normal de saturación de hemoglobina con O2 es una herramienta
crucial para comprender el transporte de oxígeno en el cuerpo. Demuestra la
relación entre la PO2 y la saturación de Hb, destacando los mecanismos
eficientes de utilización y suministro de oxígeno del cuerpo.
Tenga en cuenta que estos son valores medios y pueden producirse
variaciones individuales. Los valores específicos de PO2 y saturación de Hb
para un individuo pueden depender de factores como la edad, el estado de salud
y el nivel de actividad.
¿Por qué la curva tiene esa forma?
Forma de la curva de saturación de hemoglobina con O2
La curva sigmoidal de saturación de hemoglobina (Hb) con O2 presenta una
forma característica debido a la interacción entre la hemoglobina y el oxígeno,
influenciada por varios factores:
Afinidad de la hemoglobina por el oxígeno:
- Alta afinidad a bajas
PO2: Inicialmente, la hemoglobina tiene una alta
afinidad por el oxígeno, uniéndose rápidamente a él a bajas presiones
parciales (PO2). Esto permite una eficiente captación de oxígeno en los
pulmones.
- Baja afinidad a altas
PO2: A medida que la PO2 aumenta, la afinidad de
la hemoglobina por el oxígeno disminuye. Esto facilita la liberación de
oxígeno en los tejidos, donde la PO2 es menor.
Cooperatividad:
- Efecto cooperativo: La
unión de una molécula de oxígeno a la hemoglobina facilita la unión de
otras moléculas de oxígeno a las subunidades adyacentes de la proteína.
Esto genera un aumento brusco en la saturación de Hb a medida que la PO2
aumenta.
Estructura de la hemoglobina:
- Cambio conformacional: La
unión de oxígeno induce un cambio conformacional en la estructura de la
hemoglobina, facilitando la unión de más moléculas de oxígeno.
Resultado de la interacción:
La combinación de estos factores da lugar a la forma sigmoidal de la curva,
caracterizada por:
- Ascenso inicial rápido: Aumento
rápido de la saturación de Hb a bajas PO2 (en los pulmones).
- Plateau: Meseta
en la parte central de la curva, donde la saturación de Hb aumenta
gradualmente con la PO2.
- Descenso gradual: Disminución
gradual de la saturación de Hb a altas PO2 (en los tejidos).
Según el esquema, ¿qué ocurre con la saturación de la Hb cuando la PO2 baja
de 100mmHg a 60mmHg? ¿En qué sector del organismo ocurre esto, en los pulmones
o en la periferia?
Cambio de saturación de Hb con descenso de PO2 de 100 mmHg a 60 mmHg
Análisis:
Si la PO2 desciende de 100 mmHg a 60 mmHg, la saturación de Hb disminuye
de aproximadamente 97% a 75%. Esto se observa en la parte descendente
gradual de la curva de saturación.
Ubicación:
Este cambio ocurre principalmente en la periferia, es decir, en
los tejidos corporales donde la hemoglobina libera oxígeno a las células.
Explicación:
En los tejidos, la PO2 es menor que en la sangre arterial (alrededor de 40
mmHg). Cuando la sangre arterial con una PO2 de 100 mmHg llega a los tejidos,
la hemoglobina libera oxígeno para satisfacer las demandas celulares. Al
disminuir la PO2 en los tejidos, la hemoglobina tiene una menor afinidad por el
oxígeno restante y lo libera más fácilmente. Esto explica la disminución de la
saturación de Hb de 97% a 75% en este rango de PO2.
Importancia:
Este cambio en la saturación de Hb es crucial para la entrega eficiente de
oxígeno a los tejidos. La forma sigmoidal de la curva garantiza que la
hemoglobina libere la mayor cantidad de oxígeno en los tejidos donde más se
necesita (zonas de baja PO2).
En resumen:
- La curva de saturación de
Hb tiene forma sigmoidal debido a la interacción entre la hemoglobina y el
oxígeno, la afinidad variable y la cooperatividad.
- Al disminuir la PO2 de 100
mmHg a 60 mmHg, la saturación de Hb baja de 97% a 75%,
principalmente en la periferia (tejidos).
- Este cambio es esencial para la liberación de
oxígeno en los tejidos y la adaptación a las demandas celulares.
¿Qué es la p50? ¿Para qué me sirve conocer su valor? Dibuje en el esquema una curva de saturación en la que la p50 esté aumentada.
P50: Definición, utilidad y curva con P50
aumentada
Definición de la P50:
La P50 (presión parcial de oxígeno 50) es un parámetro fisiológico crucial
que representa la presión parcial de oxígeno (PO2) a la que la
hemoglobina (Hb) está saturada al 50% con oxígeno. En otras palabras,
indica la afinidad de la Hb por el oxígeno.
Utilidad de conocer el valor de la P50:
Conocer el valor de la P50 nos permite:
- Evaluar la capacidad de
la sangre para transportar oxígeno: Una P50
normal es de aproximadamente 27 mmHg. Valores más bajos indican una mayor
afinidad de la Hb por el oxígeno, mientras que valores más altos indican
una menor afinidad.
- Diagnosticar trastornos
respiratorios y hematológicos: Alteraciones
en la P50 pueden ser indicativas de enfermedades como anemia falciforme,
enfermedad de células falciformes, envenenamiento por monóxido de carbono
y acidosis respiratoria.
- Monitorear el estado de
pacientes críticos: La P50 puede ser un indicador
útil de la oxigenación en pacientes con enfermedades graves.
Curva de saturación con P50 aumentada:
En la imagen adjunta se muestra una curva de saturación de Hb con O2 normal
(P50 = 27 mmHg) y una curva con P50 aumentada (P50 > 27 mmHg).
Curvas de saturación de hemoglobina normales y desplazadas.
Explicación:
En la curva con P50 aumentada, se observa un desplazamiento hacia
la derecha de la curva de saturación. Esto significa que se requiere
una PO2 más alta para alcanzar el mismo nivel de saturación de Hb. En otras
palabras, la Hb tiene una menor afinidad por el oxígeno en este caso.
Causas del aumento de la P50:
Diversos factores pueden aumentar la P50, como:
- Aumento de pH: La
alcalosis (pH elevado) disminuye la afinidad de la Hb por el oxígeno,
desplazando la curva hacia la derecha.
- Aumento de temperatura: La
hipertermia también disminuye la afinidad de la Hb por el oxígeno,
desplazando la curva hacia la derecha.
- Presencia de 2,3-DPG: El
2,3-difosfoglicerato (2,3-DPG) es una molécula producida en los glóbulos
rojos que regula la afinidad de la Hb por el oxígeno. Un aumento en la
concentración de 2,3-DPG desplaza la curva hacia la derecha.
- Monóxido de carbono (CO): El
CO se une a la Hb con mayor afinidad que el oxígeno, desplazando este
último y disminuyendo la capacidad de transporte de oxígeno. Esto genera
un "efecto pseudo-aumentado" de la P50.
En resumen:
- La
P50 es la PO2 a la que la Hb está saturada al 50% con oxígeno.
- Conocer
la P50 es útil para evaluar la capacidad de transporte de oxígeno.
- Un
aumento de la P50 indica una menor afinidad de la Hb por el oxígeno.
- Diversos factores pueden
aumentar la P50, como la alcalosis, la hipertermia, el
aumento de 2,3-DPG y la exposición al CO.
¿Ante que situaciones hay un desplazamiento de la curva de saturación de la
Hb por el O2 hacia la derecha?
Desplazamiento de la curva de saturación de Hb
hacia la derecha
Factores que desplazan la curva hacia la derecha:
Los factores que disminuyen la afinidad de la Hb por el oxígeno y desplazan
la curva de saturación hacia la derecha son:
- Aumento de pH
(alcalosis): Los iones hidrógeno (H+) compiten con el
oxígeno por los sitios de unión de la Hb. Un pH elevado reduce la
concentración de H+, disminuyendo la afinidad de la Hb por el oxígeno.
- Aumento de temperatura
(hipertermia): La temperatura elevada aumenta la energía
cinética de las moléculas, favoreciendo la liberación de oxígeno de la Hb.
- Aumento de 2,3-DPG: El
2,3-DPG es una molécula producida en los glóbulos rojos que se une a la Hb
y disminuye su afinidad por el oxígeno. Su producción aumenta en
condiciones de hipoxia para facilitar la liberación de oxígeno en los
tejidos.
- Monóxido de carbono (CO): El
CO se une a la Hb con mayor afinidad que el oxígeno,
Si una persona hace ejercicio comenzará a generar mucho CO2. El
CO2 rápidamente en el organismo se transforma en un ácido (el
ácido carbónico, H2CO3).
a.
¿Qué pasará con el pH si aumenta mucho la pCO2?
b.
¿Qué respuesta iniciará el sistema respiratorio para evitar el
aumento?
1. Efectos del aumento de CO2 en el pH y la respuesta respiratoria
Alteración del pH por aumento de CO2:
Si una persona realiza ejercicio y produce mucho CO2, este se disuelve
rápidamente en la sangre y se transforma en ácido carbónico (H2CO3) catalizado
por la enzima anhidrasa carbónica:
CO2 + H2O → H2CO3
El ácido carbónico, a su vez, se disocia parcialmente en iones hidrógeno
(H+) y bicarbonato (HCO3-):
H2CO3 ⇌ H+ + HCO3-
a) Efecto sobre el pH:
Un aumento significativo de la producción de CO2 y su posterior conversión
en ácido carbónico disminuye el pH de la sangre. Esto se debe
al aumento de iones hidrógeno (H+) generados por la disociación del ácido
carbónico.
Consecuencias de la acidosis:
·
Acidosis respiratoria: Una condición en la que el pH de la sangre cae
por debajo de 7.35 debido al aumento de CO2.
·
Síntomas: Dificultad para respirar, náuseas, vómitos, dolor de cabeza,
confusión y somnolencia.
·
Consecuencias graves: En casos severos, la acidosis respiratoria puede
provocar arritmias cardíacas, coma e incluso la muerte.
Respuesta del sistema respiratorio:
Para evitar la acidosis respiratoria y mantener el pH sanguíneo dentro de
un rango normal (entre 7.35 y 7.45), el sistema respiratorio inicia
una serie de mecanismos compensatorios:
·
Hiperventilación: Aumento de la frecuencia y profundidad de la respiración.
·
Eliminación de CO2: La hiperventilación permite expulsar más CO2 en
forma de gas a través de los pulmones.
·
Amortiguación renal: Los riñones excretan iones hidrógeno (H+) en la
orina y retienen bicarbonato (HCO3-), ayudando a neutralizar el ácido carbónico
y mantener el equilibrio ácido-base.
Efectos de la hiperventilación:
·
Disminución de la pCO2: La eliminación de CO2 a través de la
hiperventilación reduce la presión parcial de CO2 en sangre (pCO2).
·
Aumento del pH: La disminución de la pCO2 favorece la disociación del ácido carbónico
en CO2 y H2O, liberando iones hidrógeno (H+) que se unen a los iones
bicarbonato (HCO3-), elevando el pH.
En resumen:
·
El aumento de la producción de CO2 durante el ejercicio genera ácido carbónico
y disminuye el pH.
·
El sistema respiratorio responde con hiperventilación para eliminar CO2 y
aumentar el pH.
·
La hiperventilación reduce la pCO2 y favorece la neutralización del ácido
carbónico, manteniendo el equilibrio ácido-base.
Es importante destacar que la respuesta respiratoria a la acidosis por CO2
es un mecanismo fisiológico normal y adaptativo. Sin
embargo, en personas con enfermedades pulmonares o renales, la capacidad de
compensar el aumento de CO2 puede verse afectada, lo que requiere atención
médica.
Si la llegada de O2 a los tejidos depende exclusivamente de la Hb, ¿qué
consecuencias tendrá una persona con anemia?
Si la llegada de oxígeno a los tejidos dependiera exclusivamente de la
hemoglobina (Hb), las consecuencias para una persona con anemia serían graves
y debilitantes. La anemia se caracteriza por una disminución en la
cantidad de glóbulos rojos o en la concentración de hemoglobina, lo que
limita la capacidad de la sangre para transportar oxígeno.
Consecuencias de la anemia:
·
Hipoxia tisular: Disminución de la cantidad de oxígeno que llega a los tejidos,
afectando su funcionamiento normal.
·
Síntomas: Fatiga, debilidad, mareos, dolor de cabeza, palidez, dificultad para
respirar, alteraciones del sueño y del estado de ánimo, entre otros.
·
Problemas en diversos órganos: La hipoxia
tisular puede afectar el funcionamiento del corazón, cerebro, músculos, riñones
y otros órganos vitales.
·
Disminución de la calidad de vida: La anemia puede
limitar la capacidad de una persona para realizar actividades cotidianas y
afectar su bienestar general.
Importancia de otros mecanismos de transporte de oxígeno:
Afortunadamente, la llegada de oxígeno a los tejidos no depende exclusivamente de
la hemoglobina. Existen otros mecanismos que contribuyen al transporte de
oxígeno:
·
Disolución física: Una pequeña cantidad de oxígeno se disuelve
directamente en el plasma sanguíneo.
·
Mioglobina: Proteína presente en los músculos que almacena oxígeno para su uso
durante el ejercicio.
·
Hemoglobina libre: Una pequeña fracción de hemoglobina circula
libre en el plasma, sin estar unida a los glóbulos rojos.
Compensación parcial en la anemia:
Estos mecanismos de transporte de oxígeno ayudan a
compensar parcialmente la deficiencia de hemoglobina en la anemia. Sin
embargo, no son suficientes para suplir completamente la función de la Hb.
Necesidad de tratamiento:
Por lo tanto, las personas con anemia requieren tratamiento para
aumentar la cantidad de glóbulos rojos o la concentración de hemoglobina en
sangre. El tratamiento específico dependerá de la causa de la anemia.
En resumen:
·
Si la llegada de O2 a los tejidos dependiera exclusivamente de la Hb, la
anemia tendría graves consecuencias.
·
Otros mecanismos de transporte de O2 ayudan a compensar parcialmente la
deficiencia de Hb en la anemia.
·
El tratamiento de la anemia es necesario para mejorar la oxigenación tisular
y la calidad de vida del paciente.
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