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22.4:

El intercambio de gases y el transporte

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Gas Exchange and Transport

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– [Instructor] El abasto de oxígeno y la eliminación de dióxido de carbono son integrales para el desempeño y supervivencia de la célula. Este intercambio de gases es dirigido por la difusión de gas de gas a las áreas de presión parcial más baja. La presión que es ejercida por un gas en una mezcla de gases en diferentes partes de los sistemas respiratorio y circulatorio. Cuando el oxígeno entra a los pulmones se mezcla con aire residual, disminuyendo la presión alveolar parcial de oxígeno y disminuyendo la absorción de oxígeno por los pulmones. El oxígeno entonces se disipa a través de los alvéolos hacia los tubos capilares cercanos, moviéndose de nuevo hacia un medio de presión parcial más bajo. En la sangre, el oxígeno se une al pigmento respiratorio, hemoglobina encontrada en las células de la sangre y viaja al tejido donde la presión parcial del oxígeno es más baja. Por tanto se disocia de la hemoglobina y es liberado. Del mismo modo, el dióxido de carbono baja su presión gradiente del tejido a la sangre y es transportado de regreso a los pulmones donde la presión gradiente conduce el dióxido de carbono a los alvéolos y el oxígeno en la sangre, comenzando así el ciclo de nuevo.

22.4:

El intercambio de gases y el transporte

El intercambio de gases, la entrada de oxígeno molecular (O2) del medio ambiente y la salida de dióxido de carbono (CO2) al medio ambiente, es necesaria para la función celular. El intercambio de gases durante la respiración se produce en gran medida a través del movimiento de las moléculas de los gases a lo largo de gradientes de presión. El gas viaja desde áreas de mayor presión parcial a otras de menor presión parcial. En los mamíferos, el intercambio de gases se produce en los alvéolos pulmonares, que son adyacentes a los capilares y comparten una membrana con ellos.

Cuando los pulmones se expanden, la disminución de presión resultante relativa a la atmósfera atrae el oxígeno hacia los pulmones. El aire que entra en los pulmones desde el medio ambiente tiene una mayor concentración de oxígeno y una menor concentración de dióxido de carbono que la sangre desoxigenada que viaja del corazón a los pulmones. Así, el oxígeno se difunde desde los alvéolos a la sangre en los capilares, donde puede ser distribuido a los tejidos. El dióxido de carbono, por el contrario, se difunde desde los capilares hasta los alvéolos, donde puede ser expulsado por exhalación.

La presión parcial

El flujo de gas está determinado por el gradiente de presión de cada gas, con cada gas descendiendo por su gradiente. La presión ejercida por un gas individual en una mezcla de gases es su presión parcial, y cada gas se mueve de una presión parcial más alta a una más baja. Por lo tanto, el movimiento de O2 y CO2 no están directamente relacionados.

La gran imagen

El oxígeno es utilizado por el cuerpo humano para convertir el azúcar y otras moléculas orgánicas en el compuesto de energía ATP durante el proceso de respiración celular. Un subproducto de la respiración celular es el CO2que debe ser eliminado de las células o cambiará el pH y dañará las células. Debido a que el oxígeno es necesario para proporcionar energía para las funciones celulares cruciales, y no se puede permitir que el CO2 se acumule, el cuerpo humano necesita un flujo constante de sangre hacia y desde todo el tejido para permitir el intercambio de gas.

Los alvéolos

Los sistemas respiratorio y circulatorio se encuentran estructural y funcionalmente en los alvéolos. Los alvéolos y los capilares están entrelazados y se tocan físicamente, y como ambos suelen tener un grosor de una célula, el intercambio de gases se produce fácilmente entre ambos. A pesar de que los pulmones no son grandes, la cantidad de O2 y CO2 que se intercambia es enorme porque hay tantos alvéolos —cientos de millones por pulmón— con una superficie de alrededor de 100m2!

Suggested Reading

West, John B. “A Lifetime of Pulmonary Gas Exchange.” Physiological Reports 6, no. 20 (October 22, 2018). [Source]

Gjedde, Albert. “Diffusive Insights: On the Disagreement of Christian Bohr and August Krogh at the Centennial of the Seven Little Devils.” Advances in Physiology Education 34, no. 4 (December 1, 2010): 174–85. [Source]