Es mostren els missatges amb l'etiqueta de comentaris intercanvi de gasos. Mostrar tots els missatges
Es mostren els missatges amb l'etiqueta de comentaris intercanvi de gasos. Mostrar tots els missatges

dijous, 20 de febrer del 2014

Intercanvi de gas (III) : La utilització de l'oxigen

El nostre organisme no utilitza tot l'oxigen al que té accés, ni tan sols mentre es realitza exercici intens. Si mesurem l'oxigen inhalat i l'exhalat, veurem que en el primer cas el percentatge d'aquest gas és d'un 21% i en el segon d'un 16%, aproximadament. Gràcies a aquest fet, realitzar el boca-boca a una persona amb parada respiratòria pot resultar eficient.


Durant la realització d'exercici, els músculs que treballen necessiten més oxigen, aleshores, els vasos sanguinis redistribueixen el flux de sang cap a les zones que en necessiten més, la sang és capaç de transportar més oxigen i les cèl·lules tenen la capacitat d'extreure l'oxigen de la sang amb més facilitat. En la següent taula, es poden comparar els diferents requeriments d'oxigen en funció de l'activitat realitzada.


L'oxigen que el cos consumeix és el resultat del metabolisme i de la producció energètica. Normalment, un 25% de l'oxigen el consumeix l'activitat muscular, i bona part de la resta serveix per produir calor i per mantenir altres funcions metabòliques.

Durant la realització d'exercici físic, la freqüència cardíaca i la força amb la que el cor batega s'incrementen. La pressió arterial també experimenta un increment. L'hemoglobina distribueix l'òxid nítric, el qual controla el diàmetre dels vasos sanguinis. Es produeix una vasoconstricció dels vasos que es troben en zones amb menys demanda d'oxigen durant l'exercici, com ara l'aparell digestiu, la melsa, el fetge i els músculs que no hi intervenen. A diferència d'altres àrees, el cervell sempre necessita una aportació constant d'oxigen. Si la circulació s'enlenteix o s'atura es produeix una pèrdua de la consciència i un dany irreparable en el teixit si aquesta aturada de la circulació no es normalitza en 4-6 minuts.

A mode de resum, podem dividir els processos de la respiració i la circulació en sis fases importants:

1- Introducció d'aire en l'interior dels pulmons.
2- Intercanvi d'oxigen i diòxid de carboni entre l'aire de l’alvèol i la sang.
3- Transport de l'oxigen a través de la sang fins al teixit.
4- Alliberament de l'oxigen de les cèl·lules de la sang i captació per part de les altres cèl·lules del cos.
5- Utilització de l'oxigen combinant-lo amb carbohidrats i lípids per generar energia i productes de rebuig com el diòxid de carboni.
6- Transport del diòxid de carboni a través de la sang fins als pulmons, on s'expulsa.

Bibliografia:

- Piantadosi, Claude A. (2008). Pulmonary gas exchange, oxygen transport, and tissue oxygenation. A: Physiology and Medicine of Hyperbaric Oxygen Therapy (1a edició). Philadelphia. Saunders Elsevier.133-158
- Lumb, Andrew B. (2011). Oxygen. A: Nunn's Applied Respiratory Physiology (7a edició). Philadelphia. Saunders Elsevier. 179-215
- Joiner, James T. (2001). Diving Physiology. A: NOAA Diving Manual (4a edició). Flagstaff. Best Publishing Company. 41-77

EYC

dimecres, 5 de febrer del 2014

Intercanvi de gas (II): Teixits

Fisiologia

Intercanvi de gas (II): Teixits

El flux de sang no és l'únic determinant de la quantitat d'oxigen que arriba al nostre cos. La quantitat d'oxigen que la sang fa arribar a les cèl·lules i la quantitat de diòxid de carboni que s'elimina són estrictament regulats pel nostre organisme.

Les cèl·lules extreuen l'oxigen de la sang i aquesta torna cap als pulmons amb una pressió parcial d'oxigen baixa. L'oxigen que hi ha en l'aire dels alvèols passa a través de la membrana alveolar cap  a la sang simplement per difusió, d'on hi ha major concentració d'oxigen a on n'hi ha menys. Aquest procés és passiu i no actiu com es pensava anteriorment. Un cop ha passat pels pulmons la sang conté una pressió parcial d'oxigen més elevada i, degut al mateix procés passiu de difusió, aquest oxigen passa cap als teixits on hi ha les cèl·lules que el consumeixen.

Alhora, les cèl·lules van produint diòxid de carboni i la concentració d'aquest en els teixits és més alta que en la sang. Per un procés de difusió similar al de l'oxigen és eliminat a través dels pulmons. Les molècules de diòxid de carboni difonen 20,5 vegades més de pressa per la membrana alveolar que l'oxigen. L'intercanvi gasós del diòxid de carboni i de l'oxigen es produeix ràpida i fàcilment de manera que els nivells d'aquests gasos en l'organisme es mantenen estables dins d'un rang, fins i tot en situacions de gran demanada d'oxigen i de producció de diòxid de carboni com és la realització d'exercici.

El cos controla el subministrament d'oxigen activament, no és simplement l'acceptació de tot l'oxigen que difon per gradients de concentració.  Un dels mecanismes de regulació té lloc en els vasos sanguinis. L'oxigen té efecte vasoconstrictor sobre aquests, per tant, en situacions on la concentració d'oxigen es elevada (per exemple durant una immersió) els vasos sanguinis disminueixen el seu calibre reduint d'aquesta manera la quantitat d'oxigen que arriba als teixits.

Un altre mecanisme de control és el sistema esmorteïdor d'hemoglobina-oxigen. L'hemoglobina no transporta l'oxigen i l'allibera indiscriminadament en les cèl·lules sinó que també en regula la quantitat que en deixa anar. En un medi amb una pressió parcial d'oxigen baixa (per exemple en alçada) l'hemoglobina allibera oxigen amb més facilitat. En canvi, quan hi ha un increment de la pressió parcial d'oxigen (per exemple durant una immersió) l'hemoglobina té tendència a no soltar tant fàcilment les molècules d'oxigen. Dintre d'uns límits (en que ho compensem respirant més o menys ràpid) l'hemoglobina és capaç d'alliberar en els teixits la mateixa quantitat d'oxigen que alliberaria en una pressió parcial d'oxigen normal. Els pulmons poden estar exposats a una quantitat d'oxigen elevada o baixa, però la resta del cos es manté estable. Quan el sistema de compensació d'excés o d'escassetat d'oxigen falla o es veu sobrepassat és quan es produeixen desequilibris que afectaran a la resta de l'organisme (hiperòxia/hipòxia).

Piantadosi, Claude A. (2008). Pulmonary gas exchange, oxygen transport, and tissue oxygenation. A: Physiology and Medicine of Hyperbaric Oxygen Therapy (1a edició). Philadelphia. Saunders Elsevier.133-158

Lumb, Andrew B. (2011). Oxygen. A: Nunn's Applied Respiratory Physiology (7a edició). Philadelphia. Saunders Elsevier. 179-215

Joiner, James T. (2001). Diving Physiology. A: NOAA Diving Manual (4a edició). Flagstaff. Best Publishing Company. 41-77

EYC

dijous, 28 de novembre del 2013

Intercanvi de gas: Oxigen i diòxid de carboni

Fisiologia

Intercanvi de gas: Oxigen i diòxid de carboni

La sang és principalment aigua, i l’oxigen i el diòxid de carboni per la seva natura no s’hi dissolen bé. A una pressió igual a la que tenim a nivell de mar, només una petita quantitat d’oxigen es dissol en el plasma sanguini (la part líquida de la sang). El problema del transport de l’oxigen queda resolt mitjançant l’hemoglobina, una molècula que es troba en l’interior dels glòbuls vermells. En cada molècula d’hemoglobina s’hi poden unir fins a quatre molècules d'oxigen per formar l'oxihemoglobina. Per tant, a una pressió igual a la que tenim a nivell del mar el 98% de l'oxigen present en la sang es transporta dins de molècules d'hemoglobina.

Una molècula d'hemoglobina amb quatre molècules d'oxigen en el seu interior presenta una coloració vermella brillant, mentre que una molècula d'hemoglobina amb menys de quatre molècules d'oxigen presenta una coloració vermella fosca, o blavosa contra menys molècules d'oxigen contingui. Degut a això, una sang oxigenada (per exemple la que transporten les arteries) es veu de color vermell i en canvi una sang amb poca quantitat d'oxigen (la que es troba en l'interior de les venes) adquireix un color blavós. En desordres en els quals es produeix una disminució de la quantitat d'oxigen en la sang (respiració de gasos hipòxics, problemes en la difusió i transport d'oxigen o patologies circulatòries) les mucoses de la persona afectada tenen l’aparença morada o cianòtica (color blau).

El diòxid de carboni és més fàcil de transportar a través de la sang que l'oxigen, ja que pot ser transportat en major quantitat i de diferents maneres. El diòxid de carboni difon a través de els membranes cel·lulars cap a la sang dels capil·lars. Una petita part d'aquest diòxid de carboni es dissol en el plasma i arriba als pulmons. L'hemoglobina pot unir-se també, en menor mesura que l'oxigen, al diòxid de carboni i formar carbaminohemoglobina. Una altra petita part del diòxid de carboni alliberat per les cèl·lules s'adhereix a diferents proteïnes que es troben presents en el plasma. En conjunt, aquestes tres vies de transport de diòxid de carboni esmentades, representen un percentatge molt baix respecte al total de diòxid de carboni que s'ha d'eliminar a través dels pulmons.

Fig.1 Esquema del transport d'oxigen i diòxid de carboni des de l'interior de les cèl·lules fins als alvèols

La majoria del diòxid de carboni (prop del 70%) reacciona ràpidament amb l'aigua de l'interior dels glòbuls vermells per formar una molècula inestable d'àcid carbònic que ràpidament perdrà ions d'hidrogen per formar bicarbonat. Aquest bicarbonat difon cap al plasma i allà és transportat cap als pulmons.

Quan els glòbuls vermells arriben als pulmons, on la pressió parcial d'oxigen és més alta que als teixits, l'hemoglobina tendeix a unir-se per formar oxihemoglobina. Aquesta nova molècula és àcida i per tant alliberarà protons, aquests a la vegada reaccionaran amb el bicarbonat (que arriba a través del plasma des de tots els teixits com a resultat de la reacció del diòxid de carboni) i formaran de nou diòxid de carboni que serà alliberat en forma de gas a través dels alvèols. Aquest conjunt de reaccions és anomenat Efecte Haldane, en honor al seu descobridor John Scott Haldane, qui va descriure més tard el primer algoritme per estimar la quantitat de gas inert absorbit i alliberat pel cos.


Piantadosi, Claude A. (2008). Pulmonary gas exchange, oxygen transport, and tissue oxygenation. A: Physiology and Medicine of Hyperbaric Oxygen Therapy (1a edició). Philadelphia. Saunders Elsevier.133-158

Lumb, Andrew B. (2011). Oxygen. A: Nunn's Applied Respiratory Physiology (7a edició). Philadelphia. Saunders Elsevier. 179-215

Joiner, James T. (2001). Diving Physiology. A: NOAA Diving Manual (4a edició). Flagstaff. Best Publishing Company. 41-77
EYC