SCAMBI RESPIRATORI SCAMBI RESPIRATORI E TRASPORTO DEI GASE TRASPORTO DEI GASSCAMBI RESPIRATORI SCAMBI RESPIRATORI

E TRASPORTO DEI GASE 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 GASSOSIFISICA 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'ARIACOMPOSIZIONE DELL'ARIA e DEL SANGUE e DEL SANGUE

GASAria 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 40 46 52 40 48

H2O - - 47 6.2 47 6.2 47 - 47 -

Totale 760 100 760 100 760 100 760 100 760 100

Valori approssimativi di un soggetto maschio sano al livello del mare.

ARIA ESPIRATAARIA ESPIRATAL’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-CAPILLAREDIFFUSIONE ALVEOLO-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.

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.

O2 CO2

Sangue arterioso:

PO2 100mm/Hg; PCO2 40mm/Hg

SCAMBI GASSOSI A LIVELLO DEI CAPILLARISCAMBI GASSOSI A LIVELLO DEI CAPILLARI

O2 CO2

La PO2 nell’estremo arterioso del capillare è circa 100mm/Hg.

La PO2 nel liquido interstizale è circa 40 mm/Hg.

L’O2 diffonde nel liquido e la PO2 all’estremo venoso è circa a 40 mm/Hg

La PCO2 nell’estremo arterioso del capillare è circa 40 mm/Hg.

La PCO2 nel liquido interstizale è circa 45 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 OSSIGENOTRASPORTO 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’HbOCURVA DI DISSOCIAZIONE dell’HbO

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 5ml5ml 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 15ml15ml di ossigeno ai tessuti.

AB

C

A: Sangue arterioso normale

B: Sangue venoso normale

C: Sangue venoso durante sorzo

EFFETTO BOHREFFETTO 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 CARBONICATRASPORTO 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 HALDANEEFFETTO HALDANE