Fisiologia Animal T4 Intercanvi de gasos + Regulació de la Respiració (2015)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Bioquímica - 2º curso
Asignatura Fisiologia Animal
Año del apunte 2015
Páginas 5
Fecha de subida 02/04/2015
Descargas 7

Vista previa del texto

intercanvi de gasos.
→Intercanvi de gasos.
Les variables que més influeixen en l’intercanvi de gasos són el gradient de pressió i la solubilitat del gas. Quan la sang arriba als teixits, aquesta té una pressió d’oxigen de 40mmHg. La pressió d’oxigen en l’alveol és de 100mmHg.
Seguint la direcció de difusió, entrarà oxigen al sistema capil·lar. Per contra, quan aquesta sang oxigenada arribi a teixits, alliberarà l’oxigen i passarà cap als teixits (PO2<40mmHg). L’oxigen és més soluble que el CO2, però com que tenim un gradient de pressió força important i la sang flueix lentament, a la meitat del capil·lar ja tenim un equilibri entre la pressió d’oxigen de l’alveol i la pressió d’oxigen dels capil·lars.
La sang que arriba dels teixits i va cap a capil·lars pulmonars té una pressió parcial d’oxigen de 46mmHg, que és més alta que la de l’alveol, per tant el CO2 que porta sortirà cap als alveols. La sang que haurà acabat de passar pels alveols serà pobre en CO2 i quan aquesta arribi als teixits en captarà el CO2 que han format amb el seu metabolisme. Finalment, aquesta sang rica en CO2 anirà cap a circulació sistèmica i passarà pel cor. En aquest cas, el gradient de pressió del CO2 és molt menor però com que la solubilitat del CO2 és més gran que la de l’oxigen s’intercanviarà aquest gas i no pas l’altre.
1 Fase d’inspiració: agafem aire, i tenim inicialment una pressió d’oxigen força alta i unes pressions parcials de diòxid de carboni i aigua baixes. L’aire baixa per l’aparell respiratori fins arribar als alveols. Durant aquest trajecte hem perdut pressió d’oxigen i hem augmentat la de CO2 i aigua. La pèrdua de pressió d’oxigen és deguda, en part, a l’augment de la pressió dels altres dos components, i també que l’aire inspirat s’ha barrejat amb l’aire retingut als pulmons, que és més pobre en oxigen.
2 La sang que surt del cor i arriba de circulació sistèmica per passar a circulació pulmonar és pobre en oxigen; quan realitza l’intercanvi gasós als alveols n’adquireix més (passem de PO2=40 a PO2=95). La baixada de pressió d’oxigen que es produeix en el pas entre alveols i circulació pulmonar (de 100 a 95) és deguda a que la sang en aquest punt es barreja amb la sang procedent de circulació sistèmica de l’arbre bronquial (La circulació sistèmica en lloc d’anar directament a la cava entra a les venes pulmonars que porten sang oxigenada i així es barregen els dos tipus de sang).
3 Aquesta sang passarà al sistema arterial de circulació pulmonar, serà conduïda cap al cor i en conseqüència bombejada per ser distribuïda a través de la circulació sistèmica cap als teixits.
4 Als teixits es produïrà l’intercanvi de gasos sistèmic. La sang de les artèries alliberarà oxigen als teixits i en recollirà el CO2, que es tradueix en una baixada de la pressió parcial d’oxigen fins a 40 i una pujada en la pressió parcial de diòxid.
5 La sang desoxigenada fluïrà a través de les venes de la circulació sistèmica cap al cor, des d’on serà bombejat cap a capil·lars pulmonars. Es produïrà l’intercanvi gasós entre els alveols i la sang desoxigenada.
6 L’aire espirat (que traiem a fora) té una pressió d’oxigen superior a la dels alveols i una pressió de CO2 inferior a aquests. Això és perquè l’aire de les vies aèries superiors no intervené en l’intercanvi de gasos.
Aquest aire retingut a les vies superiors es manté constant, l’única diferència és que el que surt sempre serà més ric en oxigen.
→Transport de gasos en sang L’oxigen és transportat en sang de dues maneres: o bé dissolt (només una petita part) o bé unit a hemoglobina. La unió de l’hemoglobina amb l’oxigen és una reacció reversible i la direcció del procés depèn de la concentració d’oxigen. A alts nivells d’oxigen l’equació es desplaça cap a la dreta. A nivells baixos d’oxigen tenim la reacció inversa, que és el que passa en els teixits (i per això poden captar l’oxigen).
La corba d’equilibri de la reacció oxigen-hemoglobina té una forma sigmoidea: a l’hora d’unir-se a oxigen l’hemoglobina varia la seva afinitat per aquest, de manera que com més en té més en vol captar. Això fins que arriba al punt de saturació. Quan arribem a aquest punt, la capacitat de transport d’oxigen és de 20mL/100ml de sang. Als teixits, la pressió parcial d’oxigen és de 50mmHg. A 40mmHg l’hemoglobina està al 75% de saturació; només hem alliberat als teixits 5 mL d’oxigen. En situació d’exercici físic, que augmenta molt la demanda d’oxigen, tenim capacitat per alliberar fins a 20mL més d’oxigen que en condicions normals.
També hi ha factors de la sang que poden modificar l’afinitat de l’hemoglobina per l’oxigen: el pH, la temperatura i la concentració de CO2. Quan el pH és baix, i la temperatura i la concentració de CO2 són alts es produeix l’efecte Bohr: la corba d’afinitat per l’hemoglobina es desplaça cap a la dreta. Quan passa això té menys afinitat i s’allibera més oxigen als teixits. Si, per contra, tenim un augment de pH i una baixada de la temperatura i la concentració de CO2, la corba es desplaça cap a l’esquerra. Això passa, per exemple, quan hiperventilem. Augmentem molt la freqüència respiratòria i eliminem molt CO2. Això fa que l’hemoglobina a pressions d’oxigen més baixes es saturi més fàcilment d’oxigen. A 80mmHg de pressió parcial d’oxigen tindrem l’hemoglobina saturada abans si estem a dalt d’una muntanya que si estem a nivell del mar, perquè la concentració d’oxigen de l’aire a alçades superiors és més baixa.
La fracció de CO2 dissolta en sang és de 5-10% i la resta està, igual que l’oxigen, dins de l’eritròcit. Un 15-20% del diòxid que es troba dins d’eritròcit s’uneix a hemoglobina i la resta esdevé àcid carbònic per acció de l’enzim anhidrasa carbònica. Aquest s’ionitza donant lloc a bicarbonat i protons, i sortirà de l’eritròcit per anar cap a la sang i fer de tampó (tampó fosfat). El protó producte de la desionització també pot unir-se a hemoglobina. Totes aquestes reaccions són reversibles.
Les corbes de dissociació del CO2 relacionen la concentració de CO2 amb la capacitat de ser transportat per l’hemoglobina. Aquesta capacitat també depèn de la concentració d’oxigen: en presència d’oxigen la corba es desplaça cap a la dreta, la qual cosa significa que perd capacitat d’agafar CO2. És l’anomenat efecte Haldane.
regulació de la respiració en mamífers.
La ventilació està sota control del sistema nerviós, és automàtic i està regulat per les neurones del tronc encefàlic. Les més importants les trobem al bulb raquidi o medula oblonga, i també a la protuberància. Tot i tenir aquest sistema automatitzat, però, la freqüència d’inspiració pot augmentar en cas de necessitat (molt estrés, exercici físic).
El centre de control respiratori rep informació de mecanoreceptors dels pulmons que són sensibles a l’estirament de la musculatura llisa de l’arbre bronquial. També rep informació del sistema vascular a través de quimioreceptors dels cossos aòrtics i carotidis. Aquests, a més de regular les funcions del sistema vascular també regula el sistema respiratori. També trobem quimioreceptors centrals i perifèrics ubicats al bulb raquidi, que són sensibles a canvis de concentració de diòxid de carboni i oxigen respectivament.
Les neurones que controlen el ritme respiratori són motoneurones somàtiques que innerven la musculatura esquelètica del sistema respiratori, principalment el diafragma.
El bulb raquidi o medula oblonga està dividit en dos: el dorsal i el ventral.
→Al dorsal les neurones es troben al nucli del tracte solitari. Principalment hi trobem les motoneurones responsables d’innervar els músculs inspiratoris.
→La part ventral és una columna de neurones que van des de la part inferior de la protuberància i arriben a la medul·la espinal. A la part ventral hi ha les neurones implicades en la regulació de músculs implicats tant en inspiració com aspiració.
Les neurones de la protuberància es troben a l’àrea pneumotàxica i a l’àrea apnèustica. Aquestes neurones no innerven directament els músculs respiratoris, sinó que regulen l’activitat de les neurones del bulb raquidi.
→ L’activació de les neurones de l’àrea pneumotàxica fa que s’inhibeixi la inspiració.
→ L’activació de les neurones de l’àrea apnèustica estimula les neurones que regulen els músculs inspiratoris i permet fer inspiracions més llargues i profundes.
Medula oblonga/Bulb raquidi = control directe dels músculs respiratoris.
Protuberència = modulació del ritme respiratori.
Regulació química de la respiració.
Regulació per quimioreceptors.
→Els receptors centrals són sensibles a concentracions de diòxid de carboni. Quan n’hi ha una alta concentració en sang, aquest gas passa al líquid cefalorraquidi. Aquest líquid es troba envoltant el cervell, i conté un enzim anomenat anhidrasa carbònica que converteix el CO2 en bicarbonat i protons. Aquest augment de protons és el que produeix l’activació dels quimioreceptors centrals, que envien un senyal al centre de control respiratori per tal de que s’augmenti la freqüència respiratòria.
Cal dir que tot i que els quimioreceptors centrals són molt sensibles als protons procedents de CO2, són molt impermeables al pas d’ions dissolts que transporta la circulació sanguínia.
→Els receptors perifèrics són sensibles a canvis d’oxigen en sang.
Quan hi ha un nivell baix, els cossos carotidis i aòrtics tanquen canals de K. Si es tanquen, es produeix una despolarització de la membrana i s’obren canals de calci voltatge-depenents. L’entrada de calci provoca l’alliberació de dopamina; això fa que les neurones sensibles a aquest neurotransmissor enviin informació al bulb raquidi. En resposta, aquest augmenta el temps d’inspiració: es fan inspiracions més llargues i profundes i així s’oxigena millor la sang.
Regulació per mecanoreceptors.
Els mecanoreceptors s’activen quan hi ha un estirament de la musculatura llisa de l’arbre bronquial. Aquest estirament és degut a una inspiració molt llarga i profunda. El reflex de Hering Beuer consisteix en què es bloqueja la inspiració per evitar una sobreinsuflació dels pulmons.
...