SCAMBI RESPIRATORI E
TRASPORTO DEI GAS
Funzione principale dell’apparato respiratorio è quella di:
- prelevare ossigeno (O2) dall’ambiente (aria atmosferica)
- distribuirlo alle cellule dell’organismo (sistema circolatorio)
- asportare dalle cellule l’anidride carbonica (CO2)
FISICA DEGLI SCAMBI GASSOSI
Sostanze liposolubili: una sostanza liposolubile diffonde attraverso la membrana.
L’O2 e la CO2 sono sostanze liposolubili
Il gradiente di concentrazione è l’energia che permette la diffusione di una sostanza.
La Velocità di diffusione oltre a essere direttamente proporzionale al gradiente di
pressione e alla superficie di scambio è direttamente proporzionale alla solubilità e
inversamente alla radice quadrata del peso molecolare del gas.
La diffusione netta avviene dal punto doveil gas è più concentrato ( > pressione) verso il
punto con minor concentrazione ( < pressione).
COMPOSIZIONE DELL'ARIA e DEL SANGUE
GAS
Aria atmosferica
(secca)
Aria umidificata
Aria alveolare
Sangue venoso
Sangue arterioso
Mm/Hg
%
Mm/Hg
%
Mm/Hg
%
Mm/Hg
%
Mm/Hg
%
N2
598
79
563
74
569
75
573
-
573
-
O2
159
20.9
149
19.7
104
13.6
100
15
40
20
CO2
0.3
0.03
0.3
46
52
40
48
H2O
-
-
47
6.2
47
6.2
47
-
47
-
Totale
760
100
760
100
760
100
760
100
760
100
40
Valori approssimativi di un soggetto maschio sano al livello del mare.
ARIA ESPIRATA
L’aria espirata è una miscela di aria di aria dello spazio morto e di aria
alveolare. Durante l’espirazione la prima porzione di aria è semplicemente aria
atmosferica umidificata (spazio morto). Con il procedere dell’espirazione l’aria
dello spazio morto si mescola all’aria alveolare. Al termine dell’espirazione
l’aria espirata corrisponde all’aria alveolare.
DIFFUSIONE ALVEOLO-CAPILLARE
O2
CO2
L’Ossigeno diffonde dall’alveolo (PO2 =
104mmHg) al capillare polmonare (PO2 =
40mm/Hg).La PO2 del sangue aumenta fino ad
eguagliare la PO2 alveolare. Questo a riposo
avviene in circa 1/3 del tempo che il sangue
impiega a percorrere il capillare.
La CO2 diffonde dal capillare (PCO2 =
45mm/Hg) all’alveolo (PCO2 = 40mm/Hg)
La PO2 del sangue aumenta fino ad eguagliare
la PO2 alveolare. Come per l’O2 a riposo
Questo avviene in circa 1/3 del tempo che il
sangue impiega a percorrere il capillare.
Sangue arterioso:
PO2 100mm/Hg; PCO2 40mm/Hg
SCAMBI GASSOSI A LIVELLO DEI CAPILLARI
O2
CO2
La PO2 nell’estremo arterioso del
capillare è circa 100mm/Hg.
La PCO2 nell’estremo arterioso del
capillare è circa 40 mm/Hg.
La PO2 nel liquido interstizale è circa
40 mm/Hg.
La PCO2 nel liquido interstizale è
circa 45 mm/Hg.
L’O2 diffonde nel liquido e la PO2
all’estremo venoso è circa a 40 mm/Hg
La CO2 diffonde nel sangue e la PCO2
all’estremo venoso è circa 45 mm/Hg
Sangue venoso misto:
PO2 40mm/Hg; PCO2 45mm/Hg
TRASPORTO OSSIGENO
La solubilità dell’Ossigeno è molto bassa. La concentrazione di
O2 nel sangue arterioso è circa 0.3 vol%.
All’interno dei globuli vi è una molecola in grado di legare l’O2:
l’EMOGLOBINA (Hb)
Nel Sangue il 97% dell’Ossigeno è legato all’Hb (HbO ossiemoglobina)
Ogni molecola di Hb può legare 4 molecole di O2
Nel sangue ci sono 15 g/100ml di Hb
L’Hb ha una capacità di legare l’ossigeno pari a 1.34 ml/g
Il contenuto di ossigeno del sangue quando l'emoglobina è satura
è 20.1 ml/100 ml (15*1.34)
CURVA DI DISSOCIAZIONE dell’HbO
A
B
A: Sangue arterioso
normale
B: Sangue venoso
normale
C
C: Sangue venoso
durante sorzo
A: PO2 = 100 mm/Hg saturazione Hb = 97% O2 legato = 19.4 vol%
B: PO2 = 40 mm/Hg saturazione Hb = 75% O2 legato = 14.4 vol%
differenza artero-venosa = 5 vol% in questo caso ad ogni passaggio nei capillari
100ml di sangue cedono 5ml di ossigeno ai tessuti.
C: PO2 = 15 mm/Hg saturazione Hb < 20% O2 legato = 4.4 vol%
differenza artero-venosa = 15 vol% in questo caso ad ogni passaggio nei capillari
100ml di sangue cedono 15ml di ossigeno ai tessuti.
EFFETTO BOHR
Fattori che possono spostare a destra la curva di dissociazione dell’HbO:
1) >PCO2: 2) <PH ( > H+); 3) > temperatura; 4) > 2.3 DPG;
Durante attività fisica I muscoli in attività liberano CO2 e cataboliti acidi
facendo aumentare la concentrazione di H+ e diminuendo il PH. Inoltre la
temperatura nel muscolo attivo può aumentare di 2-3°C. lo spostamento a
destra RIDUCE l’affinità e quindi AUMENTA la cessione di O2.
TRASPORTO ANIDRIDE CARBONICA
La CO2 è molto più solubile dell’O2.
Circa il 10% è disciolta nel plasma
Circa il 30 % si lega alle proteine plasmatiche e all’Hb
Circa il 70% viene trasportato sotto forma di ioni bicarbonato (HCO3-)
EFFETTO HALDANE