Cap.39 Fisiologia

39 - Principios físicos del intercambio gaseoso; difusión de oxígeno y dióxido de carbono a través de la membrana respiratoria.
Después de que los alvéolos se hayan ventilado con aire limpio, la siguiente fase del proceso respiratorio es la difusión del oxígeno desde los alvéolos hacia la sangre pulmonar y la difusión del dióxido de carbono en la dirección opuesta, desde la sangre. Sinembargo, en fisiología respiratoria no sólo interesa el mecanismo básico mediante el que se produce la difusión, sino también la velocidad a la que ocurre; este es un problema mucho más complejo, que precisa un conocimiento más profundo de la física de la difusión y del intercambio gaseoso.

Base molecular de la difusión gaseosa
Todos los gases importantes en fisiología respiratoria son moléculassimples que se mueven libremente entre sí, que es el proceso que se denomina «difusión». Para que se produzca la difusión debe haber una fuente de energía pues esta procede del movimiento cinético de las propias partículas.

Presiones gaseosas en una mezcla de gases: «presiones parciales» de gases individuales
La presión de un gas que actúa sobre las superficies de las vías respiratorias y de losalvéolos es proporcional a la suma de las fuerzas de los impactos de todas las moléculas de ese gas que chocan contra la superficie en cualquier momento dado. Esto significa que la presión es directamente proporcional a la concentración de las moléculas del gas. En fisiología respiratoria se manejan muestras de gases mezclas de gases, principalmente de oxígeno, nitrógeno y dióxido de carbono.Presión Parcial: La velocidad de difusión de cada uno de estos gases es directamente proporcional a la presión que genera ese gas solo.

Considérese el aire, que tiene una composición aproximada del 79% de nitrógeno y el 21% de oxígeno. La presión total de esta mezcla al nivel del mar es en promedio de 760 mmHg. Por tanto, el 79% de los 760 mmHg está producido por el nitrógeno (600 mmHg) y el 21%por el oxígeno (160 mmHg). Así, la «presión parcial» del nitrógeno en la mezcla es de 600 mmHg y la «presión parcial» del oxígeno es de 160 mmHg; la presión total es de 760 mmHg, la suma de las presiones parciales individuales.
La presión parcial de un gas en una solución está determinada no sólo por su concentración, sino también por el coeficiente de solubilidad del gas. Es decir, algunos tiposde moléculas, especialmente el dióxido de carbono, son atraídas física o químicamente por las moléculas de agua, mientras que otras son repelidas.
Cuando la presión parcial se expresa en atmósferas (una presión de 1 atmósfera es equivalente a 760 mmHg) y la concentración se expresa en volumen de gas disuelto en cada volumen de agua, los coeficientes de solubilidad de gases respiratoriosimportantes a temperatura corporal son los siguientes: Oxígeno - 0,024, Dióxido de carbono - 0,57, Monóxido de carbono - 0,018, Nitrógeno - 0,012, Helio - 0,008.

La presión que ejercen las moléculas de agua para escapar a través de la superficie se denomina la presión de vapor del agua. A la temperatura corporal normal, 37 °C, esta presión de vapor es de 47 mmHg. Esta presión parcial, al igual que lasdemás presiones parciales, se denomina Ph2o.



Cuantificación de la velocidad neta de difusión en líquidos.
Además de la diferencia de presión, hay diversos factores que afectan a la velocidad de difusión del gas en un líquido. Estos factores son:
1) la solubilidad del gas en el líquido;
2) el área transversal del líquido;
3) la distancia a través de la cual debe difundir el gas;
4)el peso molecular del gas,
5) la temperatura del líquido.
En el cuerpo el último de estos factores, la temperatura, permanece razonablemente constante y habitualmente no es necesario considerarlo.

Los coeficientes de difusión relativos de diferentes gases de importancia respiratoria en los líquidos corporales son los siguientes: Oxígeno 1 - Dióxido de carbono 20,3 - Monóxido de carbono...