SCAMBI RESPIRATORI E TRASPORTO DEI GAS Funzione principale

SCAMBI RESPIRATORI E TRASPORTO DEI GAS

Funzione principale dell’apparato respiratorio è quella di: - prelevare ossigeno (O 2) dall’ambiente (aria atmosferica) - distribuirlo alle cellule dell’organismo (sistema circolatorio) - asportare dalle cellule l’anidride carbonica (CO 2)

FISICA DEGLI SCAMBI GASSOSI Sostanze liposolubili: una sostanza liposolubile diffonde attraverso la membrana. L’O 2 e la CO 2 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 % N 2 598 79 563 74 569 75 573 - O 2 159 20. 9 149 19. 7 104 13. 6 100 15 40 20 CO 2 0. 3 0. 03 0. 3 46 52 40 48 H 2 O - - 47 6. 2 47 - Total e 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 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 O 2 CO 2 L’Ossigeno diffonde dall’alveolo (PO 2 = 104 mm. Hg) al capillare polmonare (PO 2 = 40 mm/Hg). La PO 2 del sangue aumenta fino ad eguagliare la PO 2 alveolare. Questo a riposo avviene in circa 1/3 del tempo che il sangue impiega a percorrere il capillare. La CO 2 diffonde dal capillare (PCO 2 = 45 mm/Hg) all’alveolo (PCO 2 = 40 mm/Hg) La PO 2 del sangue aumenta fino ad eguagliare la PO 2 alveolare. Come per l’O 2 a riposo Questo avviene in circa 1/3 del tempo che il sangue impiega a percorrere il capillare. Sangue arterioso: PO 2 100 mm/Hg; PCO 2 40 mm/Hg

SCAMBI GASSOSI A LIVELLO DEI CAPILLARI O 2 CO 2 La PO 2 nell’estremo arterioso del capillare è circa 100 mm/Hg. La PCO 2 nell’estremo arterioso del capillare è circa 40 mm/Hg. La PO 2 nel liquido interstizale è circa 40 mm/Hg. La PCO 2 nel liquido interstizale è circa 45 mm/Hg. L’O 2 diffonde nel liquido e la PO 2 all’estremo venoso è circa a 40 mm/Hg La CO 2 diffonde nel sangue e la PCO 2 all’estremo venoso è circa 45 mm/Hg Sangue venoso misto: PO 2 40 mm/Hg; PCO 2 45 mm/Hg

TRASPORTO OSSIGENO La solubilità dell’Ossigeno è molto bassa. La concentrazione di O 2 nel sangue arterioso è circa 0. 3 vol%. All’interno dei globuli vi è una molecola in grado di legare l’O 2: l’EMOGLOBINA (Hb) Nel Sangue il 97% dell’Ossigeno è legato all’Hb (Hb. O ossiemoglobina) Ogni molecola di Hb può legare 4 molecole di O 2 Nel sangue ci sono 15 g/100 ml 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’Hb. O B A A: Sangue arterioso normale B: Sangue venoso normale C C: Sangue venoso durante sorzo A: PO 2 = 100 mm/Hg saturazione Hb = 97% O 2 legato = 19. 4 vol% B: PO 2 = 40 mm/Hg saturazione Hb = 75% O 2 legato = 14. 4 vol% differenza artero-venosa = 5 vol% in questo caso ad ogni passaggio nei capillari 100 ml di sangue cedono 5 ml di ossigeno ai tessuti. C: PO 2 = 15 mm/Hg saturazione Hb < 20% O 2 legato = 4. 4 vol% differenza artero-venosa = 15 vol% in questo caso ad ogni passaggio nei capillari 100 ml di sangue cedono 15 ml di ossigeno ai tessuti.

EFFETTO BOHR Fattori che possono spostare a destra la curva di dissociazione dell’Hb. O: 1) >PCO 2: 2) <PH ( > H+); 3) > temperatura; 4) > 2. 3 DPG; Durante attività fisica I muscoli in attività liberano CO 2 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 O 2.

TRASPORTO ANIDRIDE CARBONICA La CO 2 è molto più solubile dell’O 2. 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 (HCO 3 -)

EFFETTO HALDANE